牛全峰

（恩施職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣與機械工程系，湖北 恩施445000）

0 前 言

在橋梁建造中，氣體保護焊是箱型結(jié)構(gòu)打底焊縫焊接采用的主要焊接方法之一，要求氣保焊焊接接頭必須具有優(yōu)良的接頭性能，達到橋梁建設(shè)用鋼材結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能要求，這就需要事先對焊材與母材的匹配進行氣保焊接性能試驗驗證。本研究主要針對武鋼生產(chǎn)的大跨度橋梁用WNQ570鋼兩種交貨狀態(tài)下3種規(guī)格鋼板進行手工對接焊性能試驗，驗證WNQ570鋼匹配WER60和WER70N兩種氣體保護焊絲的接頭力學(xué)性能。

1 焊接材料及焊接工藝

本試驗采用武鋼自主研發(fā)的WER70N和WER60耐候焊絲匹配WNQ570鋼進行氣體保護焊接，焊絲直徑1.2 mm，焊接坡口為X形坡口，坡口角度60°，鈍邊2 mm。焊接試驗規(guī)范見表1。

表1 WNQ570鋼氣體保護焊接試驗規(guī)范

2 氣體保護焊接試驗結(jié)果

2.1 氣體保護焊接接頭力學(xué)性能

焊接接頭力學(xué)性能試驗結(jié)果見表2，沖擊試驗結(jié)果如圖1所示，硬度試驗結(jié)果如圖2～圖5所示。

從表2可以看出，全焊縫最低抗拉強度為635 MPa，接頭冷彎和側(cè)彎均完好，接頭金屬塑性優(yōu)良。

表2 氣體保護焊接接頭力學(xué)性能試驗結(jié)果

圖1 兩種氣保護焊絲焊接接頭沖擊試驗結(jié)果

從圖1可以看出，焊縫-40℃平均沖擊功達到103～141 J，熔合線-40℃平均沖擊功達到164～196 J，熱影響區(qū)-40℃平均沖擊功達到140～202 J，接頭沖擊性能優(yōu)良。

圖2 4#試樣不同位置硬度試驗結(jié)果

圖3 71#試樣不同位置硬度試驗結(jié)果

圖4 73#試樣不同位置硬度試驗結(jié)果

圖5 74#試樣不同位置硬度試驗結(jié)果

從圖2～圖5兩種交貨狀態(tài)下氣體保護焊接接頭硬度試驗結(jié)果可以看出，采用兩種焊絲匹配WNQ570鋼3種規(guī)格鋼板，焊縫表層與中心全斷面焊縫HV10均小于250，符合橋梁鋼焊接性能硬度要求。

2.2 氣體保護焊焊接頭金相組織

氣體保護焊接接頭各區(qū)組織如圖6所示。

圖6 氣保焊接頭各區(qū)金相組織

氣體保護焊接接頭組織分析表明，焊縫組織為先共析鐵素體+針狀鐵素體，過熱區(qū)組織主要為貝氏體。從WNQ570鋼3種規(guī)格板氣體保護焊焊縫全斷面宏觀組織可知，采用的氣體保護焊接工藝是合理的，焊縫無未熔透和氣孔等缺陷。

2.3 氣體保護焊接頭時效試驗

氣體保護焊接頭時效試驗按照GB 2655《焊接接頭應(yīng)變時效敏感性試驗方法》進行,時效沖擊試驗結(jié)果見表3。

表3 氣體保護焊接頭時效沖擊試驗結(jié)果（板厚 50～60 mm）

從表3可看出，兩個爐批號的兩種焊絲與兩種規(guī)格鋼板匹配的氣體保護焊接頭具有優(yōu)良的時效性能，接頭3個區(qū)域具有較低的時效敏感系數(shù)。

2.4 氣體保護焊接頭系列沖擊試驗

氣體保護焊接頭焊接材料采用WER70N，焊絲直徑1.2 mm，板厚32 mm和50 mm，焊接線能量14～15 kJ/cm。接頭3個區(qū)域系列沖擊試驗結(jié)果如圖7所示，WER70N焊絲匹配兩種規(guī)格板接頭3個區(qū)域1/2上平臺能轉(zhuǎn)變溫度見表4。

圖7 氣保焊系列溫度沖擊試驗結(jié)果

表4 氣體保護焊接頭3個區(qū)域1/2上平臺能轉(zhuǎn)變溫度

從圖7和表4可以看出，氣體保護焊接頭沖擊功轉(zhuǎn)變溫度都在-40℃以下，轉(zhuǎn)變溫度較低，表明沖擊性能優(yōu)良。

3 結(jié) 論

（1）采用WER60和WER70N兩種氣體保護焊絲匹配WNQ570鋼兩種交貨狀態(tài)3種規(guī)格鋼板進行焊接試驗。結(jié)果表明，接頭抗拉強度和冷彎性能優(yōu)良。焊縫-40℃平均沖擊功達到103～141 J，熔合線-40℃平均沖擊功達到164～196 J，熱影響區(qū)-40℃平均沖擊功達到140～202 J。焊縫表層與中心全斷面焊縫HV10均小于250，接頭三區(qū)具有較低的時效敏感系數(shù)及較高的低溫沖擊韌性。

（2）氣體保護焊接頭過熱區(qū)主要為貝氏體組織，焊縫金屬主要為細小的針狀鐵素體組織，先共析鐵素體組織較少，從而使焊縫有優(yōu)良的低溫沖擊韌性。

[1]中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會.焊接手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2]崔忠圻.金屬與熱處理原理[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000.

[3]陳永勇.工廠常用鋼鐵的金相組織[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[4]SHINH S，LEEH M，KIMMS.ImpactTensileBehaviorof9%Nickel Steel at Low Temperature[J].International of Impact Engineering，2000(24)：571-581.

[5]賈坤寧.高強度橋梁鋼焊接性的研究[D].沈陽：東北大學(xué)，2008.

[6]繆凱，胡因洪，牟文廣.WNQ690低屈強比橋梁鋼復(fù)合焊接工藝研究[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2013(02)：5-7.

[7]繆凱，牟文廣，胡因洪.WNQ570鋼超厚板手工焊性能研究[J].武鋼技術(shù)，2013（03）：25-27.

[8]王立.高強度橋梁鋼Q460q焊接性能研究[D].長春：長春工業(yè)大學(xué)，2010.

[9]繆凱，黃治軍，牟文廣，等.高性能WNQ570橋梁鋼厚板熔透角接試驗研究[J].鋼鐵研究，2010（02）：17-19.

[10]賈坤寧，王海東，姜秋月.高強度橋梁鋼焊接接頭疲勞性能的研究[J].金屬熱處理，2009（04）：37-39.

[11]劉艷萍.焊接橋梁鋼疲勞裂紋擴展行為研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2010.