大跨度橋梁用鋼WNQ570的手工焊接性能試驗(yàn)研究

李世紅，牛全峰

（恩施職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣與機(jī)械工程系，湖北恩施445000）

在橋梁建造中，手工焊接是現(xiàn)場(chǎng)的焊縫點(diǎn)固及結(jié)構(gòu)焊接采用的主要焊接方法之一，要求手工焊接接頭必須具有優(yōu)良的性能，滿足橋梁建設(shè)用鋼材結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能要求，這就需要事先對(duì)焊材與母材的匹配進(jìn)行手工焊接性能試驗(yàn)驗(yàn)證。

本研究主要對(duì)武鋼新開發(fā)的大跨度橋梁用鋼WNQ570的2種交貨狀態(tài)下3種規(guī)格鋼板進(jìn)行手工焊對(duì)接性能試驗(yàn)，驗(yàn)證WNQ570鋼匹配CJ607Q橋梁鋼專用焊條的力學(xué)性能。

1 焊接材料及焊接參數(shù)

試驗(yàn)中采用中船重工武漢鐵錨焊接材料股份有限公司專門為橋梁用WNQ570鋼匹配生產(chǎn)的CJ607Q專用焊條，直徑4 mm，焊接坡口為X形對(duì)稱坡口，坡口角度60°，鈍邊尺寸2 mm。試板規(guī)格及焊接試驗(yàn)參數(shù)見表1。

表1 試板規(guī)格及焊接試驗(yàn)參數(shù)

2 焊接試驗(yàn)結(jié)果

2.1 力學(xué)性能試驗(yàn)

表2和表3為不同交貨狀態(tài)下鋼板手工焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果。

表2和表3試驗(yàn)結(jié)果表明，接頭拉伸性能和冷彎性能優(yōu)良。縱向焊接接頭-40℃平均沖擊功為：焊縫110～142 J，熔合線105～223 J，熱影響區(qū)130～222 J。拉伸性能和沖擊性能均達(dá)到橋梁建造要求。

表2 TMCP+回火狀態(tài)鋼板焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

表3 調(diào)質(zhì)處理狀態(tài)鋼板焊接接頭力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果

2.2 硬度試驗(yàn)

對(duì)WNQ570鋼2種交貨狀態(tài)下3種規(guī)格鋼板手工焊接接頭進(jìn)行了硬度檢測(cè)，結(jié)果如圖1～圖3所示。

圖1 1#試板焊接接頭硬度試驗(yàn)結(jié)果

從圖1～圖3試驗(yàn)結(jié)果可以看出，采用橋梁鋼專用焊條CJ607Q匹配WNQ570鋼焊接，焊縫表層與中心全斷面焊縫HV10硬度均小于240。符合橋梁建設(shè)焊接硬度要求（不高于250）。

圖2 83#試板焊接接頭硬度試驗(yàn)結(jié)果

圖3 84#試板焊接接頭硬度試驗(yàn)結(jié)果

2.3 金相組織

對(duì)WNQ570鋼手工焊接頭微觀組織形貌進(jìn)行了觀察，如圖4所示。從圖4可以看出，采用CJ607Q焊條匹配WNQ570鋼2種交貨狀態(tài)下3種規(guī)格的鋼板，其焊縫組織均為先共析F+晶內(nèi)針狀F，過熱區(qū)組織主要為B組織。焊縫無(wú)未熔透、夾渣、氣孔等缺陷，因此，采用的焊接工藝合理。

圖4 CJ607Q匹配WNQ570鋼焊接接頭微觀組織形貌

2.4 時(shí)效性能試驗(yàn)

按照GB/T 2655-1989《焊接接頭應(yīng)變時(shí)效敏感性試驗(yàn)方法》進(jìn)行應(yīng)變時(shí)效試驗(yàn)，時(shí)效處理?xiàng)l件及沖擊試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4試驗(yàn)結(jié)果表明，2種交貨狀態(tài)下手工焊接頭具有優(yōu)良的時(shí)效性能，接頭3區(qū)具有較低的時(shí)效敏感系數(shù)。

表4 焊接接頭應(yīng)變時(shí)效處理?xiàng)l件及沖擊試驗(yàn)結(jié)果

2.5 系列溫度沖擊試驗(yàn)

手工焊接頭3區(qū)系列沖擊試驗(yàn)結(jié)果如圖5和圖6所示。從圖5和圖6可以看出，5#和84#試板焊接接頭3區(qū)1/2上平臺(tái)能轉(zhuǎn)變溫度（VTE）低于-40℃。

圖5 5#試板焊接接頭沖擊試驗(yàn)結(jié)果

圖6 84#試板焊接接頭沖擊試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

（1）橋梁鋼專用焊條CJ607Q匹配WNQ 570橋梁鋼2種交貨狀態(tài)下3種規(guī)格鋼板試驗(yàn)結(jié)果表明，接頭拉伸性能和冷彎性能優(yōu)良；-40℃縱向?qū)咏宇^平均沖擊功為：焊縫110～142 J，熔合線105～223 J， 熱影響區(qū) 130～222 J， 沖擊性能優(yōu)良。

（2）焊接接頭過熱區(qū)主要為貝氏體組織，焊縫金屬主要為細(xì)小的針狀鐵素體組織，焊縫具有優(yōu)良的低溫沖擊韌性。焊縫表層與中心全斷面HV10均小于250，接頭3區(qū)具有較低的時(shí)效敏感系數(shù)及較高的低溫沖擊韌性。

（3）采用橋梁鋼專用焊條CJ607Q匹配橋梁鋼WNQ570進(jìn)行手工焊接，拉伸、沖擊性能及焊接接頭各區(qū)硬度均達(dá)到橋梁建造用鋼力學(xué)性能要求。

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