考虑焊接热影响区软化的高强钢对接接头强度

为研究焊接热输入对调质态高强钢对接焊缝接头强度的影响,设计了对接焊缝接头的静力拉伸试验,进行了对接接头熔敷金属及热影响区(HAZ)硬度分布测试,并对影响接头强度的关键因素进行了参数分析。试验材料选取Q550和Q690两种调质态高强钢,采取气体保护焊分别以1.0、1.5kJ/mm和2.0kJ/mm三个等级焊接热输入,以涵盖常用焊接工艺参数。静力拉伸试验结果表明：对接焊缝接头的强度随焊接热输入的增大而下降;在焊接热输入1.0kJ/mm下,接头的破坏模式为母材处断裂,而在热输入1.5kJ/mm和2.0kJ/mm下,接头断裂均发生在热影响区处。通过硬度分布测试发现,接头的热影响区存在硬化区和软化区。随着热输入的增加,接头软化区范围增大、最小硬度下降,导致接头强度降低。静力拉伸试验的强度测试结果与硬度分布测试结果在宏观上相互印证。参数分析结果表明,热影响区中软化区与母材强度之比、相对软化宽度是决定接头强度的主要因素,且其与接头强度呈近似线性相关关系。     

1200MPa高强耐磨钢热影响区显微组织及显微硬度的研究

为了研究1 200 MPa高强耐磨钢的焊接性,采用GMAW法对钢板进行斜Y形坡口铁研试验。对所得试样进行金相试验和显微硬度测试,并且分析不同的焊接热输入对此高强耐磨钢焊接热影响区(HAZ)显微组织变化及其显微硬度的影响。试验结果表明:在焊接热输入增大至24.9 k J/cm时,热影响区淬火粗晶区会出现网状铁素体组织及部分魏氏组织。回火区由回火马氏体组成,并会出现明显的回火软化现象,这些现象使得焊接接头的显微组织连续性遭到破坏,焊接接头综合性能下降。     

M弧对Q890超高强钢双丝三弧性能影响研究

通过调整动态双丝三弧中的M弧电流大小，研究其对Q890超高强钢焊接熔深大小、焊接过程稳定性、热输入大小、机械性能及微观硬度的影响。结果表明：随着M弧逐渐增大，焊接稳定性逐渐增加，热输入递减；通过拉伸测试及冲击测试发现，随着热输入的降低，抗拉强度较高，冲击值较高；通过观察宏观组织发现，在热输入较小时，热影响区的宽度较小；在同一测试点，微观硬度逐渐增加。     

超低碳贝氏体高强度桥梁钢焊接试验研究

介绍超低碳贝氏体高强钢Q420qE和Q420qNH的焊接性试验结果。通过母材检验、焊接热影响区最高硬度试验、斜Y型坡口焊接裂纹试验、Z向拉伸层状撕裂敏感性试验和系列温度冲击试验等,从不同角度来评价其综合力学性能和焊接性。     

超低碳贝氏体高强度桥梁钢焊接试验研究

介绍超低碳贝氏体高强钢Q420qE和Q420qNH的焊接性试验结果.通过母材检验、焊接热影响区最高硬度试验、斜 Y 型坡口焊接裂纹试验、Z向拉伸层状撕裂敏感性试验和系列温度冲击试验等,从不同角度来评价其综合力学性能和焊接性.     

转向架用P355NL1钢焊接接头组织及力学性能的研究

采用MAG焊接工艺对转向架用P355NL1钢板进行焊接,研究了P355NL1钢焊接接头的微观组织形貌、硬度分布及室温力学性能。试验结果表明:焊缝组织主要是粗大板条状和块状的先共析铁素体、针状铁素体以及少量珠光体;热影响区的晶粒是大小不均匀的块状铁素体、针状铁素体。焊缝区硬度值分布在192~201 HV,热影响区的硬度最高可达220HV。拉伸试样均断裂于母材处,其抗拉强度在518 MPa左右,断后伸长率平均为23.8%,P355NL1钢MAG焊接接头具有良好的强度和塑性。     

北京工人体育场高强度厚板钢低温焊接仿真与试验研究

针对北京工人体育场改造复建冬季现场低温环境下高强厚板复杂钢结构焊接作业难度大的问题,开展了-15℃低温环境Q460GJC厚板焊接接头温度场、显微组织、力学性能模拟和工艺试验研究。结果表明：预热温度为170℃时,焊接开始时,V形坡口斜面端温度比直端低,实测温度前三层焊接后温度比预热温度低,第6层焊接后温度趋于一致,略高于预热温度,实际温度比模拟温度略低20℃左右,均小于225℃的要求值;模拟焊接后,焊缝处的组织主要由铁素体、珠光体和贝氏体组成,铁素体占50%左右;通过显微组织观察,焊缝区主要是铁素体与珠光体,表层区主要是铁素体与球状珠光体,中心层区出现了板条状珠光体,热影响区组织为铁素体+贝氏体;显微硬度范围188～275HV,焊缝极限强度值在640MPa左右;通过对比模拟结果与实测结果,基于焊接热模拟及焊接冶金基础理论可有效实现高强钢厚板焊接组织性能预测分析。     

超高强度钢35CrMnSi惯性摩擦焊接头组织与性能

对35CrMnSi超高强度钢进行了惯性摩擦焊试验研究,对热处理前后焊接接头组织、显微硬度进行分析测试,并对热处理后焊接接头进行了拉伸性能、冲击性能及拉伸断口分析。结果表明:焊后接头焊缝组织为板条马氏体与残余奥氏体,热力影响区组织为细小的马氏体、索氏体、珠光体和铁素体混合组织;热处理后焊缝组织为回火马氏体与少量铁素体;摩擦焊接头焊缝区的硬度高于热力影响区和母材,热处理后焊接接头硬度趋于一致,焊接接头抗拉强度大于1 890 MPa,断后伸长率大于7. 5%,焊缝区拉伸断口为混合断口;焊接接头冲击吸收能量大于18. 5J。     

高强Q960钢高温后力学性能试验研究

为了研究高强Q960钢在火灾后的力学性能,对过火温度为300~900℃的高强Q960钢试件进行了稳态拉伸试验,得到其在自然冷却和浸水冷却条件下的应力-应变曲线、弹性模量、屈服强度和极限强度.结果表明:600℃是高强Q960钢强度发生明显变化的临界温度,将试验结果与普通Q235钢、Q345钢和高强Q460钢、Q690钢、S960钢进行比较,发现不同种类钢材经历高温后的力学性能退化程度并不相同;根据试验结果,建立了高强Q960钢高温后力学性能折减系数随温度变化的拟合公式,拟合结果与试验结果吻合较好.     

Q345qD对接焊缝疲劳性能及断裂机理试验研究

为了对钢桥焊接细节进行疲劳寿命评估,分别采用标准圆棒试件和沙漏型光滑试件进行静力拉伸试验和成组轴向拉伸疲劳试验,引入存活率和置信度得到了具有概率水平保证的安全疲劳寿命曲线,并针对焊接接头疲劳寿命离散性较大的现象,进行微观层面的硬度测试和疲劳断口电镜扫描试验,研究焊缝试件过早萌生疲劳裂纹的微观机理。试验结果表明:Q345qD对接焊缝的疲劳性能较好,随应力水平下降疲劳寿命显著提高,并给出了寿命随应力水平变化的拟合式;本批次Q345qD对接焊缝疲劳强度远远超过相同构造的规范取值,持久疲劳极限在S_(max)=260 MPa附近;焊接热输入对焊缝组织有较大影响,热影响区硬度波动明显,组织不均匀和焊接缺陷是导致低应力水平过早疲劳断裂的主要原因。     

HRBF400钢筋手工电弧焊焊接接头组织性能分析

手工电弧焊因为其稳定的性能特点而被广泛用于各种焊材的焊接。通过分析手工电弧焊中不同焊接方法焊接接头的切口形貌、显微组织与硬度分布着重讨论了不同的焊接方法对热轧带肋钢筋组织性能的影响,为进一步优化其性能与工艺提供了理论依据。实验结果表明:由于焊接方法的差别及焊接过程中热输入不同,使得焊接接头的宏观形貌各不相同,具体表现在焊缝的深宽比、热影响区的大小及焊接缺陷等。接头的微观组织主要以先共析铁素体,低碳马氏体、回火索氏体、细晶铁素体和珠光体组成。不同的焊接方法,焊接接头的轴线方向及横截面的维氏硬度值也是各不相同,这就导致了其性能的差异。     

高强度低屈强比钢回火试验研究

通过对高强度低屈强比试验钢Q690GJ进行系列温度回火试验,分析钢材回火前后的力学性能及组织结构。结果表明:试验钢未经回火时,钢板屈服强度略低于技术指标要求;回火后,钢板强度提高,但屈强比上升,冲击性能下降,延伸率几乎不变,最佳回火温度为400℃;试验钢回火前组织均为"贝氏体+少量铁素体",回火后为贝氏体。     

考虑匹配比和软化效应的高强钢对接焊缝的设计建议

针对高强度结构钢在焊接热循环作用下热影响区域可能产生软化现象,且高强钢焊接时将遇到焊材强度匹配的问题,基于高强钢对接焊缝的试验研究、数值分析和理论研究的结果,对考虑焊接软化和焊材强度匹配的强度模型进行简化,进而提出便于设计的简化公式。通过对试验数据、欧洲规范EC3预测值、强度模型预测值和简化公式预测值的对比,得出强度模型和简化公式对接头强度的预测值较为准确,而欧洲规范EC3高估了对接接头强度。为了进一步地将简化公式应用于工程设计,通过搜集和汇总焊缝加工尺寸、高强钢力学性能以及试件实际的工作性能等三方面的数据,对简化公式进行可靠度分析,当安全系数为4.5时,抗力分项系数取为0.84。对我国规范中高强钢对接焊缝连接的设计方法提出设计建议,即在对接焊缝受拉承载力计算式中考虑接头的综合强度,该综合强度取决于钢材强度、焊材强度、软化区情况和约束情况。     

Design proposal of butt welded joints of high strength steel considering mismatch ratio and softened zone

针对高强度结构钢在焊接热循环作用下热影响区域可能产生软化现象，且高强钢焊接时将遇到焊材强度匹配的问题，基于高强钢对接焊缝的试验研究、数值分析和理论研究的结果，对考虑焊接软化和焊材强度匹配的强度模型进行简化，进而提出便于设计的简化公式。通过对试验数据、欧洲规范EC3预测值、强度模型预测值和简化公式预测值的对比，得出强度模型和简化公式对接头强度的预测值较为准确，而欧洲规范EC3高估了对接接头强度。为了进一步地将简化公式应用于工程设计，通过搜集和汇总焊缝加工尺寸、高强钢力学性能以及试件实际的工作性能等三方面的数据，对简化公式进行可靠度分析，当安全系数为4.5时，抗力分项系数取为0.84。对我国规范中高强钢对接焊缝连接的设计方法提出设计建议，即在对接焊缝受拉承载力计算式中考虑接头的综合强度，该综合强度取决于钢材强度、焊材强度、软化区情况和约束情况。     

考虑匹配比和软化效应的高强钢对接焊缝的设计建议

高强度结构钢在焊接热循环作用下在热影响区域可能产生软化现象,并且高强钢焊接时将遇到焊材强度匹配的问题,本文首先整合了作者对高强钢对接焊缝的试验研究、数值分析和理论研究的结果,然后对考虑焊接软化和焊材强度匹配的强度模型进行简化,进而提出便于设计的简化公式。通过对试验数据、欧洲规范预测值和强度模型预测值三者间的对比,得出强度模型和简化公式对接头强度的预测值较为准确,而欧洲规范高估了对接接头强度的结论。为了进一步地将简化公式应用于工程设计,通过搜集和汇总焊缝加工尺寸、高强钢力学性能以及试件实际的工作性能三方面的数据,对简化公式进行可靠度分析获得抗力分项系数。最后对我国规范中高强钢对接焊缝连接的设计方法提出设计建议。     

SA-213TP347H与12Cr1MoVG异种钢焊接接头失效分析

针对奥氏体不锈钢SA-213TP347H与铁素体耐热钢12Cr1Mo VG异种钢焊接接头在运行过程中出现的裂纹进行分析。对失效焊接接头焊接结构、微观组织、化学成分、断口形貌、显微硬度、拉伸性能等进行了分析与测试。结果表明,该异种钢焊接接头微观组织和材料化学成分均未见异常,显微硬度和拉伸性能均满足要求。焊缝背面局部余高达3.5 mm的位置形成应力集中点,机组运行过程中在交变应力的作用下,产生裂纹并泄漏。     

PWHT对高层建筑用厚板CGHAZ性能影响的研究

以100mm厚高层建筑用Q345-GJD钢板为研究对象,采用焊接热模拟技术,再现焊接粗晶区,进一步模拟粗晶区和母材经过不同焊后热处理工艺后的组织特点。通过分析微观组织,测试其冲击等性能,确定出适合100mm厚Q345-GJD钢的焊后热处理温度,即560℃±10℃,保温150min。     

100mm厚高层建筑用Q345GJD特厚板的焊接性能研究

采用斜Y坡口裂纹试验方法、焊接热影响区最高硬度试验方法和不同焊接方法所得接头的力学性能测试,对100mm厚Q345GJD特厚板进行详细的焊接性研究和焊接工艺试验。经分析得出:预热150℃,可有效防止100mm厚Q345GJD钢出现焊接冷裂纹;焊态下,传统电弧焊方法均可获得良好性能的焊接接头。     

新型R407C焊条熔敷金属组织与性能研究

国产钢加氢装置用12Cr2Mo1R钢焊条存在主要问题是无法满足-30℃低温冲击韧性和长时间的抗回火脆性要求,长期依赖进口。采用金相显微镜对自主研制的新型R407C焊条熔敷金属显微组织进行观察,应用拉伸、冲击等试验对性能进行测试分析。结果表明:热处理态下的组织为回火贝氏体组织,随着回火参数的增加,晶粒逐渐长大,块状铁素体含量增加,组织逐渐转变为铁素体+碳化物,其强度和韧性逐渐降低;随着焊接热输入增加,焊缝中块状铁素体晶粒增多,其强韧性逐渐降低。     

Q690D钢材十字形焊接接头高温后的断裂破坏试验研究

为研究Q690D高强度钢材及焊缝连接件在常温和高温后的断裂性能,选取代表实际梁柱节点局部焊接构造的十字形焊接节点试样,完成了常温和一系列高温后Q690D钢材和ER80-G焊缝金属的单轴拉伸试验,得到了钢材和焊缝金属在不同高温后的弹性模量、屈服强度、极限强度和延伸率.开展了常温和高温后十字形焊接接头的单调拉伸试验和超低周...