焊接參數(shù)對(duì)高強(qiáng)鋼焊接接頭疲勞壽命的影響

毛為乙 黃江華 太平

1.概述

現(xiàn)代高層建筑對(duì)混凝土泵車臂架長(zhǎng)度要求越來越高，臂架材料強(qiáng)度級(jí)別不斷升高，現(xiàn)已達(dá)到1000MPa級(jí)，在生產(chǎn)中必須采用最優(yōu)越的焊接參數(shù)，才能保證高強(qiáng)鋼焊接接頭 更高的疲勞壽命。因此，研究焊接參數(shù)對(duì)高強(qiáng)鋼WELDOX960E焊接接頭疲勞壽命的影響，對(duì)焊接工藝優(yōu)化和提升產(chǎn)品壽命具有十分重要的意義。

2.試驗(yàn)準(zhǔn)備

根據(jù)ISO15614-1規(guī)定，從WELDOX960E鋼（10mm）上取8件對(duì)接接頭試板，試板化學(xué)成分如表1所示。試板按圖1開坡口后分別按表2焊接參數(shù)采用氣保焊方法焊接，焊縫質(zhì)量符合ISO5817的B級(jí)規(guī)定。探傷合格的試板按GB2649規(guī)定加工光滑試樣，4種試板各取6件試樣。

3.試驗(yàn)與分析

（1）疲勞壽命曲線 試樣在MTS試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，應(yīng)力比R=-1，頻率5Hz，在室溫下軸向拉伸循環(huán)加載至試樣斷裂，記錄循環(huán)加載次數(shù)。

4種試板24件試樣的疲勞斷裂位置都在焊縫熱影響區(qū)；將疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)用疲勞壽命經(jīng)驗(yàn)冪函數(shù)擬合成S-N疲勞壽命曲線，如圖2所示。從S-N疲勞壽命曲線可以看出，4種試板在同樣應(yīng)力水平情況下的疲勞壽命排序如下：1#試板最高、2#試板第二、3#試樣第三、4#試樣最低，即隨著焊接熱輸入的增加，試板的疲勞壽命有降低的趨勢(shì)。

表1 WELDOX960E鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

表2 試板焊接參數(shù)

圖1 接頭形式

圖2 S-N疲勞壽命曲線

4.結(jié)語

高強(qiáng)鋼WELDOX960E的材料供貨狀態(tài)為調(diào)質(zhì)狀態(tài)，受焊接高溫影響，接頭熱影響區(qū)出現(xiàn)軟化，焊接熱輸入越高其軟化程度越嚴(yán)重，試樣疲勞壽命越低，是疲勞試樣在熱影響區(qū)斷裂的主要原因。因此，優(yōu)化焊接參數(shù)，不僅可以提升高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)件的疲勞壽命，而且能夠提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。20140818