耐磨板堆焊藥芯焊絲焊接接頭的強(qiáng)度匹配

時(shí)間：2020-01-05作者：清河縣漢龍焊接材料有限公司瀏覽：253

耐磨板堆焊藥芯焊絲焊接接頭的強(qiáng)度匹配


       長(zhǎng)期以來(lái)，焊接結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)原則基本上是強(qiáng)度設(shè)計(jì)。在實(shí)際的焊接結(jié)構(gòu)中，焊縫與母材在強(qiáng)度上的配合關(guān)系有三種：焊縫強(qiáng)度等于母材（等強(qiáng)匹配），焊縫強(qiáng)度**出母材（**強(qiáng)匹配，也叫高強(qiáng)匹配）及焊縫強(qiáng)度**母材（低強(qiáng)匹配）。從結(jié)構(gòu)的安全可靠性考慮，一般都要求焊縫強(qiáng)度至少與母材強(qiáng)度相等，即所謂“等強(qiáng)”設(shè)計(jì)原則。但實(shí)際生產(chǎn)中，多數(shù)是按照熔敷金屬?gòu)?qiáng)度來(lái)選擇耐磨板堆焊藥芯焊絲等焊接材料，而熔敷金屬?gòu)?qiáng)度并非是實(shí)際的焊縫強(qiáng)度。熔敷金屬不等同于焊縫金屬，特別是低合金高強(qiáng)度鋼用耐磨板堆焊藥芯焊絲等焊接材料，其焊縫金屬的強(qiáng)度往往比熔敷金屬的強(qiáng)度高出許多。所以，就會(huì)出現(xiàn)名義“等強(qiáng)”而實(shí)際“**強(qiáng)”的結(jié)果。**強(qiáng)匹配是否一定安全可靠，認(rèn)識(shí)上并不一致，并且有所質(zhì)疑。為了達(dá)到保守的結(jié)構(gòu)完整性目標(biāo)，可采用在強(qiáng)度方面與母材相當(dāng)?shù)暮缚p或比母材低的焊縫（即低強(qiáng)匹配）；根據(jù)日本學(xué)者佑藤邦彥等的研究結(jié)果，低強(qiáng)匹配也是可行的，并已在工程上得到應(yīng)用。但張玉鳳等人的研究指出，**強(qiáng)匹配應(yīng)該是有利的。顯然，涉及焊接結(jié)構(gòu)安全可靠的有關(guān)焊縫強(qiáng)度匹配的設(shè)計(jì)原則，還缺乏充分的理論和實(shí)踐的依據(jù)，未有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。為了確定焊接接頭較合理的設(shè)計(jì)原則和為正確選用耐磨板堆焊藥芯焊絲等焊接材料提供依據(jù)，清華大學(xué)陳伯蠡教授等人承接了國(guó)家自然科學(xué)基金研究項(xiàng)目“高強(qiáng)鋼焊縫強(qiáng)韌性匹配理論研究”。課題的研究?jī)?nèi)容有：級(jí)低屈強(qiáng)比高強(qiáng)鋼接頭的斷裂強(qiáng)度，級(jí)高屈強(qiáng)比高強(qiáng)鋼接頭的斷裂強(qiáng)度，無(wú)缺口焊接接頭的抗拉強(qiáng)度，深缺口試樣缺口*的變形行為，焊接接頭的試驗(yàn)等。大量試驗(yàn)結(jié)果表明：
       ①對(duì)于抗拉強(qiáng)度級(jí)的低屈強(qiáng)比高強(qiáng)鋼，選用具備一定韌性而適當(dāng)**強(qiáng)的耐磨板堆焊藥芯焊絲等焊接材料是有利的。如果綜合焊接工藝性和使用適應(yīng)性等因素，選用具備一定韌性而實(shí)際“等強(qiáng)”的耐磨板堆焊藥芯焊絲等焊接材料應(yīng)較為合理。該類(lèi)鋼焊接接頭的斷裂強(qiáng)度和斷裂行為取決于耐磨板堆焊藥芯焊絲等焊接材料的強(qiáng)度和韌塑性的綜合作用。因此，僅考慮強(qiáng)度而不考慮韌性進(jìn)行的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并不能可靠地保證其使用的安全性。
       ②對(duì)于抗拉強(qiáng)度級(jí)的高屈強(qiáng)比高強(qiáng)鋼，其焊接接頭的斷裂性能不僅與焊縫的強(qiáng)度、韌性和塑性有關(guān)，而且受焊接接頭的不均質(zhì)性所制約，焊縫過(guò)分**強(qiáng)或過(guò)分低強(qiáng)均不理想，而接近等強(qiáng)匹配的接頭具有較佳的斷裂性能，按照實(shí)際等強(qiáng)原則設(shè)計(jì)焊接接頭是合理的。因此，焊縫強(qiáng)度應(yīng)有上限和下限的限定。
       ③母材的屈強(qiáng)比對(duì)焊接接頭的斷裂行為有重要的影響，母材屈強(qiáng)比低的抗脆斷能力較母材屈強(qiáng)比高的接頭抗脆斷能力較好。這說(shuō)明母材的塑性儲(chǔ)備對(duì)接頭的抗脆斷性能亦有較大的影響。焊縫金屬的變形行為受到焊縫與母材力學(xué)性能匹配情況的影響。
       ④在相同拉伸應(yīng)力下，低屈強(qiáng)比鋼的**強(qiáng)匹配接頭的焊縫應(yīng)變較大，高屈強(qiáng)比鋼的低強(qiáng)匹配接頭的焊縫應(yīng)變較小。焊接接頭的裂紋張開(kāi)位移也呈現(xiàn)相同的趨勢(shì)，即低屈強(qiáng)比鋼的**強(qiáng)匹配接頭具有裂紋*處易于屈服且裂紋*變形量較大的優(yōu)勢(shì)。
       ⑤焊接接頭的抗脆斷性能與接頭力學(xué)性能的不均質(zhì)性有很大關(guān)系，它不僅決定于焊縫的強(qiáng)度，而且受焊縫的韌性和塑性所制約。耐磨板堆焊藥芯焊絲等焊接材料的選擇不僅要保證焊縫具有適宜的強(qiáng)度，較要保證焊縫具有足夠高的韌性和塑性，即要控制好焊縫的強(qiáng)韌性匹配。


       對(duì)于強(qiáng)度級(jí)別較高的鋼種，要使焊縫金屬與母材達(dá)到等強(qiáng)匹配則存在很大的技術(shù)難度，既使焊縫強(qiáng)度達(dá)到了等強(qiáng)，卻使焊縫的塑性、韌性降低到了不可接受的程度；抗裂性能也是顯著下降，為了防止出現(xiàn)焊接裂紋，施工條件要求較為嚴(yán)格，施工成本大大提高。為了避免這種只追求強(qiáng)度而損害結(jié)構(gòu)整體性能，提高施工上的可靠性，不得不把強(qiáng)度降下來(lái)，采用低強(qiáng)匹配方案。采用低強(qiáng)匹配的耐磨板堆焊藥芯焊絲等焊接材料后，焊縫的含碳量及碳當(dāng)量都可以降低，這將使焊縫的塑韌性得到提高，抗裂性能得到改善，給焊接施工帶來(lái)了方便，降低了施工方面的成本。








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