返修對S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭性能的影響

王瑞卓　徐芳　楊集友

摘 要：本文以S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼不同返修次數(shù)的焊接接頭為研究對象，通過不同的試驗方法，測試其全熔透對接接頭的組織性能。主要對S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼對接接頭的拉伸性能、彎曲性能、沖擊性能、硬度等方面進行研究。試驗結(jié)果表明，S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼焊接接頭多次返修之后，接頭的拉伸性能優(yōu)于母材，折彎性能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，沖擊功最低值79J（-40℃）高于標(biāo)準(zhǔn)要求，硬度值也較合理。

關(guān)鍵詞：S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼；返修焊接；組織性能

中圖分類號：TG455 文獻標(biāo)識碼：A

0.前言

S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼具有較高的屈服強度和疲勞強度、焊接性能良好、耐腐蝕優(yōu)良等特性，廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的焊接。構(gòu)架是軌道車輛轉(zhuǎn)向架上最重要的部件之一，它不僅直接承載來自車體的重量，同時保證了車輛在直線和曲線上順利運行。由此可以見，構(gòu)架結(jié)構(gòu)的焊接要求是十分嚴(yán)格的。構(gòu)架實際生產(chǎn)時，在特殊情況下S355J2W+N耐候結(jié)構(gòu)鋼不能一次焊接合格，考慮原材料成本的因素，會采取返修焊接的方法進行調(diào)修，保證構(gòu)架符合使用要求。

1.試驗材料

試驗材料為S355J2W+N 改良型耐候結(jié)構(gòu)鋼，化學(xué)成分見表1。試驗焊絲為BOEHLER NiCu 1-IG【EN 440 G42 4 M（C）G0】，直徑φ1.2。

2.試驗方法及內(nèi)容

試驗采用MAG 焊，混合氣體為Ar：CO2=82：18，焊接參數(shù)為：電流250A～270A，電壓26V～31V，速度1.8 mm/s ～2.9mm/s，進行3道焊接。試驗用焊接試板尺寸為16mm×150mm×600mm，焊接采用全熔透對接焊。

焊后進行去應(yīng)力退火處理，熱處理曲線如圖1所示。

按照試驗方法及焊接工藝參數(shù)制備4個試樣，分別編號為A0、A2、A4、A6。取A2試樣，進行2次返修焊接，取A4 試樣，進行4次返修焊接。取A6 試樣，進行6次返修焊接。按照表2所示，對上述試樣進行相關(guān)試驗。返修時按圖2所示對“模擬缺陷”進行清除。

3.試驗結(jié)果分析

3.1 拉伸性能

通過對圖3拉伸性能的比較可以發(fā)現(xiàn)，拉伸試樣抗拉強度最小為495MPa，明顯高于母材抗拉強度下限470MPa，試驗均斷裂于母材處，并且試驗的抗拉強度隨返修次數(shù)的增加呈升高趨勢，焊接接頭強度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2彎曲性能

通過彎曲試驗結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，返修6次的試樣在試驗中出現(xiàn)微小裂紋，長度均不大于3mm，并且裂紋出現(xiàn)的位置基本都在熔合線處，通過金相顯微組織分析可以知道，裂紋是由于焊縫區(qū)域出現(xiàn)未熔合導(dǎo)致的缺陷，符合試驗要求。

3.3 沖擊性能

通過沖擊試驗結(jié)果可以明顯的看出，熱影響區(qū)的沖擊功大于試樣焊縫區(qū)域的沖擊功，不同的試樣焊縫的沖擊功變化的差異性很小，趨勢性和規(guī)律性不強，變化的離散性較大，但是隨著返修次數(shù)的增多熱影響區(qū)的沖擊功呈現(xiàn)出明顯的下降趨勢。返修次數(shù)最多的A6編號試樣與其他試樣相比呈現(xiàn)出比較明顯的下降，于焊縫區(qū)域出現(xiàn)了沖擊功最低值79J，熱影響區(qū)的沖擊功也出現(xiàn)最低值123J，即使沖擊功出現(xiàn)降低的趨勢，但仍高于S355J2W+N 材料-40℃沖擊功的最低值27J。

3.4 硬度性能

通過對圖4硬度性能分析可以發(fā)現(xiàn)，不同試樣的焊接接頭硬度都滿足常規(guī)的分布規(guī)律，即馬鞍形分布，不同試樣的硬度試驗結(jié)果沒有明顯的變化趨勢性，但是熱影響區(qū)出現(xiàn)了硬度的最大值約為225HV，仍然符合標(biāo)準(zhǔn)小于320HV的要求。

結(jié)論

通過分析得出以下結(jié)論：

（1）母材為拉伸試驗中試樣的均斷敏感區(qū)，試樣接頭的拉伸性能滿足結(jié)構(gòu)的性能要求，同時在一定的返修次數(shù)范圍內(nèi)增加返修次數(shù)會促使焊接接頭拉伸性能的提升。

（2）返修次數(shù)增加會影響試樣的彎曲性能，在彎曲試驗中存在出現(xiàn)微裂紋的傾向。

（3）焊縫區(qū)域沖擊功對返修次數(shù)并不敏感，但是由于多次返修焊接熱影響區(qū)的沖擊性能會出現(xiàn)降低的現(xiàn)象。

（4）試樣焊接接頭硬度為常見的“馬鞍形分布”規(guī)律，熱影響區(qū)出現(xiàn)了最大硬度225HV，不同試樣之間的硬度趨勢性較小。

參考文獻

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