賈汝唐

摘要：TCS345鐵素體不銹鋼，以它高性能、低成本的特點，作為一種綠色環(huán)保的經濟型材料，已在70噸級敞車、平車等車輛上得到廣泛應用。如果TCS345用于罐車上，與現罐車用板Q345A相比，在相同條件下，焊接接頭的抗疲勞性能優(yōu)劣如何？通過疲勞試驗，獲得它們的S-N疲勞曲線，得出了疲勞結論。

關鍵詞：對接接頭 疲勞 S-N疲勞曲線

0 前言

隨著鐵路貨車產品升級換代步伐的加快，太原鋼鐵集團有限公司開發(fā)了一種新型鐵路車輛用的不銹鋼——TCS不銹鋼，其具有良好的耐蝕性、較高的強度、良好的可焊性、耐濕磨性以及物料滑動性，可以較好的解決貨車車體腐蝕磨損的問題，降低了維護成本，提高了車輛使用壽命，由于其高性能、低成本的特點，作為一種綠色環(huán)保的經濟型材料，已在70噸級敞車、平車等車輛上得到廣泛應用，但是該鋼是否適用于各類鐵路罐車，與現罐車用板Q345A相比，在相同條件下，焊接接頭的抗疲勞性能優(yōu)劣如何？為了研究焊接接頭疲勞性能，對TCS不銹鋼的焊接接頭和Q345A的焊接接頭在同等條件下進行疲勞性能對比試驗。

1.疲勞試樣

試驗采用的TCS345和Q345A為國產熱軋鋼板，厚度10mm，試塊的焊接方法、坡口形式、焊縫尺寸等情況，按照產品工藝要求及TCS不銹鋼焊接要求進行焊接。

1.1 TCS345+TCS345

試塊規(guī)格500×500×10mm，兩面開60°坡口，1-2mm鈍邊，2mm間隙。對接接頭，雙面焊，焊接工藝：采用半自動氣體保護焊，焊絲為E308L—G，Φ1.2mm，保護氣體為97%Ar+3%CO2，平位焊接，焊接電流180-240A，電弧電壓24-28V，氣體流量16-20升/分鐘。

1.2 TCS345+Q345A

試塊規(guī)格500×500×10mm，兩面開60°坡口，1-2mm鈍邊，2mm間隙。對接接頭，雙面焊，焊接工藝：采用半自動氣體保護焊，焊絲為E309L—G，Φ1.2mm，保護氣體為97%Ar+3%CO2，平位焊接，焊接電流180-240A，電弧電壓24-28V，氣體流量16-20升/分鐘。

1.3 Q345A +Q345A

試塊規(guī)格500×500×10mm，2mm間隙，對接接頭，雙面焊，焊接工藝：采用埋弧自動焊，焊絲為HO8MnA，Φ5mm，焊劑為HJ431，平位焊接，焊接電流600-700A，電弧電壓36-37V。

試件焊完后，校平，射線探傷Ⅰ級合格后再進行試樣的加工，試樣選矩形試樣。

2試驗條件及試驗方案

2.1 設備：QBG-100高頻疲勞試驗機

2.2加載方式：? 拉-拉

2.3試驗方法：? 成組法和升降法

2.4試驗參數：? 循環(huán)特性r=0，循環(huán)次數107 ，最大應力σmax=222.9MPa。應力集中系數Kt=1，循環(huán)頻率f=90～100Hz。

3試驗結果及數據

將試驗結果數據繪制成疲勞曲線，如下圖：

在同一坐標系下三條疲勞曲線如下圖：

4、結果分析

從TCS345與TCS345、TCS345與Q345A、Q345A與Q345A的疲勞試樣、疲勞數據與三條曲線來看：

（1）三種接頭的疲勞破壞具有相同的特點，即斷裂部位均出現在焊縫或焊接熱影響區(qū)（焊趾附近）范圍內，說明在同等條件下焊接接頭的疲勞強度低于母材的疲勞強度。

（2）不論在大應力下或小應力下Q345A與Q345A焊接接頭的疲勞性能最好，TCS345與Q345A焊接接頭的疲勞性能次之，TCS345與TCS345焊接接頭的疲勞性能較之前兩個焊接接頭要差。

（3）從曲線分析來看符合疲勞性能的一般規(guī)律，即大應力時壽? 命較集中，小應力時較分散呈現為喇叭口形狀。

（4）三條曲線的壽命分布規(guī)律性較強，無交叉重疊。

（5）用升降法得出了在此工藝下三種接頭在107循環(huán)疲勞強度分別為：Q345A+Q345A試樣107循環(huán)疲勞強度為? ? ?σD=395MPa，Q345A+TCS345試樣107循環(huán)疲勞強度為σD=299.5MPa， TCS345+ TCS345試樣107循環(huán)疲勞強度為σD=197.5MPa。

5 結語

用成組疲勞試驗和升降法對三種焊接接頭進行了疲勞破壞試驗，通過統計分析得到疲勞曲線，對比表明現用罐體材料Q345A的焊接接頭遠遠優(yōu)于TCS345焊接接頭的疲勞性能。

參考文獻：

1.GB3075-82《金屬軸向疲勞試驗方法》

2.GB/T13816-92《焊接接頭脈動拉伸疲勞試驗方法》

3.《70t級新型硫酸罐車車體靜強度試驗報告》