對接焊工藝對高強鋼焊接接頭擬合強度的影響

周 波，江亞平，任 常

(中聯(lián)重科 國家混凝土機械工程技術研究中心，湖南 長沙 410000)

對接焊工藝對高強鋼焊接接頭擬合強度的影響

周 波，江亞平，任 常

(中聯(lián)重科 國家混凝土機械工程技術研究中心，湖南 長沙 410000)

研究了雙面焊和單面焊雙面成形2種不同接焊工藝，對工程機械用屈服強度為900 MPa級低合金、高強鋼焊接接頭力學性能的影響。結果表明，在相同的焊接線能量水平(≤15 kJ/cm)和t8/5條件(≤20 s)下，采用雙面焊工藝的焊接接頭抗拉強度高于單面焊雙面成形。

雙面焊；單面焊雙面成形；低合金高強鋼；力學性能

屈服強度>900 MPa的低合金高強鋼具有良好的比強度和沖擊強度，被廣泛應用于工程機械焊接結構[1]。為了滿足工程機械產(chǎn)品嚴苛的服役條件，保證焊接結構的高可靠性是高強鋼應用的關鍵。本文針對服役條件最惡劣的對接焊縫，研究了不同工藝方法對高強鋼焊接接頭擬合強度的影響，為對接焊工藝選型提供了參考依據(jù)。

1 試驗方法

選擇厚度為8 mm的芬蘭Optim900QC作為試驗母材，牌號Carbofil FK1000、直徑1.2 mm的焊絲作為填充材料，進行了對接焊工藝試驗。為了防止冷裂紋，同時避免焊接熱影響區(qū)出現(xiàn)軟化，需要嚴格控制焊接熱輸入[2]。采用了雙面焊和單面焊雙面成形2種工藝方法。

1)雙面焊，即首先進行正面打底焊和蓋面焊，焊接完成后冷卻至室溫，進行背面碳弧氣刨清根，打磨干凈后焊接背面蓋面層。測試2塊試板，焊接工藝參數(shù)見表1。

表1 雙面焊焊接工藝參數(shù)

2)單面焊雙面成形，即打底焊時保證背面熔透，然后焊接中間層和蓋面層，實現(xiàn)單面焊雙面成形。測試2塊試板，焊接工藝參數(shù)見表2。

表2 單面焊雙面成形焊接工藝參數(shù)

焊接完成后24 h進行射線探傷，按國家標準GB/T 3323檢驗達Ⅱ級為合格，探傷合格后的試板采用線切割加工拉伸試樣，每塊試板取樣3個，在SHT4106電液伺服萬能材料試驗機上按國家標準GB/T 228進行拉伸性能測試。

2 試驗結果

部分拉伸試樣的斷裂實物圖如圖1所示。雙面焊工藝的試驗結果見表3。單面焊雙面成形工藝的試驗結果見表4。從拉伸試樣的斷裂位置可以看出，本次試驗的所有拉伸試樣都在熱影響區(qū)位置或熔合線位置斷裂。

圖1 拉伸斷裂試樣實物圖

表3雙面焊工藝拉伸試驗結果

試樣編號抗拉強度/MPa平均值/MPa斷后延伸率/A試樣斷裂位置1-1-19451-1-29401-1-39459435.0熱影響區(qū)5.0熱影響區(qū)6.0熱影響區(qū)1-2-19051-2-29301-2-39309225.5熱影響區(qū)6.0熱影響區(qū)4.5熱影響區(qū)

表4 單面焊雙面成形工藝拉伸試驗結果

2種焊接工藝的焊接接頭抗拉強度對比如圖2所示。從表1和表2可以看出，2組工藝焊接線能量均控制在15 kJ/cm以內，t8/5均控制在20 s以內，符合900 MPa級高強鋼焊接規(guī)范[3]；但從圖2可以看出，雙面焊的6個試樣抗拉強度均在標準值之上，單面焊雙面成形的6個試樣只有1個達到了標準值。

圖2 2種工藝的焊接接頭抗拉強度

3 數(shù)據(jù)分析

假定試件的抗拉強度遵循正態(tài)分布。

2)t檢驗。

檢驗假設H0∶u1≤u2, H1∶u1>u2，則拒絕域為：

取顯著度a=0.05，查表可得ta(n1+n2-2)=

t0.05(10)=1.81，則t>ta。

故可得出下述結論：2種工藝焊接接頭強度的母體平均值不同，雙面焊接頭的強度大于單面焊雙面成形。

4 結語

在相同的焊接線能量水平(≤15 kJ/cm)和t8/5條件(≤20 s)下，屈服強度為900 MPa級的低合金高強鋼雙面焊焊接接頭的抗拉強度高于單面焊雙面成形。

[1] 田志強，張云飛. 薄規(guī)格高強度工程機械用鋼板的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 機械工程材料，2013(6)：3-5.

[2] 王蓮芳. DILLIMAX965鋼在汽車起重機主臂中的焊接應用[J]. 焊接技術, 2005(3): 24-25.

[3] 陳祝年.焊接工程師手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2009.

責任編輯鄭練

InfluenceofProcessonStrengthofButtWeldingJointofHighTensileSteel

ZHOU Bo, JIANG Yaping, REN Chang

(Chinese National Engineering Research Center of Concrete Machinery, Zoomlion, Changsha 410000, China)

Influence of different process that is welded by both side and welded by one side on mechanical behavior of butt welding joint of 900 MPa yield-strength low-ally steel was studied. According to the results of verification test, the tensile strength of both side welding joint was higher than that of one side welding joint in the same heat input (within 15 kJ/cm) and t8/5 time (within 20 s).

welding by both side, welding by one side, high-strength low-ally steel, mechanical property

TG 4

：A

周波(1980-)，男，碩士，主要從事焊接與材料工藝等方面的研究。

2014-08-12