【摘要】本文簡(jiǎn)述了對(duì)中厚板進(jìn)行用不同碳含量焊絲的埋弧焊試驗(yàn)和焊縫試驗(yàn)的試驗(yàn)過程及結(jié)論，試驗(yàn)表明焊絲熔敷金屬強(qiáng)度與對(duì)接焊縫強(qiáng)度相比較，對(duì)接焊縫強(qiáng)度出現(xiàn)了較明顯的形態(tài)改變，試驗(yàn)最終成功發(fā)現(xiàn)了焊絲及母材的碳當(dāng)量差值和強(qiáng)度的變化量的關(guān)聯(lián)，建立相關(guān)表格，為有效控制中厚板埋弧焊縫強(qiáng)度提供了有效的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】碳當(dāng)量；中厚板；強(qiáng)度；焊縫

1、前言

眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)有一個(gè)十分重要的組成部分，就是焊接接頭，通常情況下焊接接頭的要求是強(qiáng)度要相當(dāng)于母材。而在焊接接頭中，焊縫是接頭起決定性作用的重要部分，接頭的強(qiáng)度基本上是由焊縫的強(qiáng)度決定的。中厚板結(jié)構(gòu)是焊接中的一大類，包括大口徑埋弧焊管、箱梁、大型工程器械與船舶等，中厚板的焊接方法主要是埋弧焊，這種方法具有很多優(yōu)點(diǎn)，如效率高、質(zhì)量有保障等，是十分受歡迎的焊接方法。說到焊縫，由于中厚板的焊縫中母材的比例相當(dāng)之大，所以這就造成了焊絲熔敷金屬強(qiáng)度和韌性和對(duì)接焊縫的強(qiáng)度和韌性有很大的差異。當(dāng)下的焊接技術(shù)，在對(duì)于中厚板埋弧焊對(duì)接焊縫強(qiáng)度的研究上有很大的空缺，卻在焊接接頭上的橫向拉伸試驗(yàn)方面有很全面的數(shù)據(jù)。這就造成了現(xiàn)在的有些不平衡的狀況，即為鋼種匹配焊絲的時(shí)候和制定焊接工藝的時(shí)候工人多憑經(jīng)驗(yàn)或者事先進(jìn)行大量的試驗(yàn)，而這兩種方法第一種不穩(wěn)定，第二種太耗時(shí)耗力。本次試驗(yàn)，通過對(duì)對(duì)不同強(qiáng)度的焊絲WGXl、WGX2與多個(gè)鋼種匹配進(jìn)行埋弧焊焊縫性能研究，為了發(fā)現(xiàn)焊絲熔敷金屬力學(xué)性能和管線鋼對(duì)接焊縫力學(xué)性能之間的聯(lián)系。但是由于熔敷金屬焊接工藝和中厚板的對(duì)接埋弧焊接工藝在一定程度上有差異，所以相同的材料在焊接二者時(shí)也會(huì)出現(xiàn)不同的情況即力學(xué)性能不相同。而中厚板的焊接必需要搞清楚這二者之間的關(guān)系，才能尋找到更好的與之匹配的焊接材料。本文還就預(yù)測(cè)中厚板焊縫強(qiáng)度做出貢獻(xiàn)，初步建立起了埋弧焊絲熔敷金屬抗拉強(qiáng)度與焊絲碳當(dāng)量的關(guān)系。

2、試驗(yàn)

本試驗(yàn)的試驗(yàn)材料是WGXl焊絲（圖一中第二行和第四行）、WGX2焊絲（圖一中第三行），其化學(xué)成分請(qǐng)見表一。埋弧焊過程中通常需要具有很高的韌性，所以埋弧焊大多數(shù)使用的是普遍公認(rèn)的性價(jià)比高的101類的弱堿性燒結(jié)焊劑（CHFl01焊劑與之搭檔）。而在埋弧焊絲熔敷金屬的強(qiáng)度可以根據(jù)表一中的數(shù)據(jù)尋找對(duì)應(yīng)試驗(yàn)熔敷金屬。

試驗(yàn)用鋼（母材）也是試驗(yàn)中需要控制的變量之一。試驗(yàn)的母材規(guī)格為10.0-17.31TlIn。我們的試驗(yàn)采用的埋弧焊機(jī)是ESABLAF一1600DC，焊劑是CHFl01，試驗(yàn)過程中以鋼板軋向作為焊接方向。參照焊管實(shí)際焊接工藝，11mm厚的AM埋弧焊試板不開坡口。注意試驗(yàn)過程中采取雙面焊接，第一道焊縫要做到保證不燒穿，背面要做到不清根，而且背面第一道焊縫需要使用大電流，確保焊縫焊透。試板焊接完成后，沿焊縫取樣，并加工至直徑書6mm的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測(cè)量抗拉強(qiáng)度。

3、試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1對(duì)接焊縫金屬強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

焊絲焊接熔敷金屬相對(duì)于對(duì)接焊縫強(qiáng)度變化：A鋼板無坡口，母材所占比例較大，所以基母材在試驗(yàn)時(shí)最大程度上影響焊縫成分和強(qiáng)度。數(shù)據(jù)顯示，焊接A鋼后，對(duì)接焊縫強(qiáng)度明顯增加，強(qiáng)度變化幅度明顯減小。B鋼板坡口為雙V型，后填充物比例增加，焊絲占據(jù)大部分材料。但由于埋弧焊的特點(diǎn)之一電流大，溫度高，母材仍然會(huì)大量融化，對(duì)焊縫強(qiáng)度及材料組成造成了一定影響。對(duì)接焊縫強(qiáng)度較熔敷金屬強(qiáng)度明顯增加，同樣的，熔敷金屬強(qiáng)度低，其對(duì)接焊縫強(qiáng)度增幅大。C鋼板是單V型，較B鋼板有更多的填充金屬。與B基本相同，高溫時(shí)母材大量融化，所以母材仍然對(duì)焊縫造成影響。焊接低CE鋼后，抗拉強(qiáng)度降低了些許。D鋼焊接結(jié)果與C鋼類似。

3.2焊縫金屬強(qiáng)度變化與碳當(dāng)量差值的關(guān)系

焊劑不變，焊接熔敷金屬強(qiáng)度與焊絲碳當(dāng)量明顯是呈正相關(guān)的。對(duì)于鑄態(tài)組織的焊縫，我們認(rèn)為用碳當(dāng)量CE值判斷焊縫強(qiáng)度是更為準(zhǔn)確的，將碳當(dāng)量CE與對(duì)接焊縫強(qiáng)度的變化一起看。若以焊絲與試驗(yàn)鋼碳當(dāng)量（橫坐標(biāo)）與焊絲熔敷金屬到對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度變化量（縱坐標(biāo)）作出一條曲線，可以發(fā)現(xiàn)兩者有較好的關(guān)聯(lián)性。由此容易看出，埋弧焊絲與試驗(yàn)鋼的碳當(dāng)量與焊絲熔敷金屬到對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度變化量的關(guān)系曲線近似一條直線，所以易得二者關(guān)系式，埋弧焊絲與試驗(yàn)鋼的碳當(dāng)量越大，焊絲熔敷金屬到對(duì)接焊縫的抗拉強(qiáng)度變化量就越小。

3.3應(yīng)用實(shí)例

將上述原理應(yīng)用于18.4mm厚的X80鋼埋弧焊進(jìn)行焊絲選擇和焊縫強(qiáng)度預(yù)測(cè)。X80鋼碳當(dāng)量CE=0.44%；埋弧焊絲為批量生產(chǎn)的WGX2焊絲，其碳當(dāng)量為0.527%，熔敷金屬抗拉強(qiáng)度700MPa。焊絲與鋼種△CE=0.087%。其他焊接工藝條件與表2中的D鋼相當(dāng)。根據(jù)計(jì)算X80鋼對(duì)接焊縫強(qiáng)度增量為15MPa，預(yù)測(cè)強(qiáng)度715MPa，而實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果也為715MPa，兩者吻合。

4、結(jié)論

焊劑相同，埋弧焊絲熔敷金屬抗拉強(qiáng)度與焊絲碳當(dāng)量正相關(guān)，中厚板埋弧焊焊縫抗拉強(qiáng)度與焊絲熔敷金屬抗拉強(qiáng)度相比一般會(huì)產(chǎn)生明顯的變化，它可以依據(jù)焊絲熔敷金屬抗拉強(qiáng)度、焊絲與母材的碳當(dāng)量的差值進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)。在當(dāng)下中國，方便高效、質(zhì)量高的埋弧自動(dòng)焊是機(jī)械化生產(chǎn)的主流，越來越多的工廠和越來越多的工人傾向于使用埋弧自動(dòng)焊。相信在未來，埋弧焊會(huì)有更加完善的技術(shù)，中厚板的埋弧焊也將在更多領(lǐng)域大放異彩，更好的焊絲選擇，更佳的熔敷金屬的搭配，更完美的焊接工藝，都將是我們?yōu)橹蛫^斗的目標(biāo)。參考文獻(xiàn)

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