SUMITEN950-TMCP高强钢焊接接头断裂韧度试验研究

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1、第３４卷第４期华电技术Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．４２０１２年４月ＨｕａｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｐｒ．２０１２ＳＵＭＩＴＥＮ９５０－ＴＭＣＰ高强钢焊接接头断裂韧度试验研究雷清华（华电郑州机械设计研究院有限公司，河南郑州４５００５２）摘要：以ＳＵＭＩＴＥＮ９５０－ＴＭＣＰ高强钢焊接接头断裂韧度试验为基础，分别测试了母材、焊缝和热影响区的裂纹尖端张开位移值并将接头各个区域的断裂韧度值进行了比较。依据试验数据，分析了该钢种及焊接接头的抗断裂性能。结合冲击韧性试验以及比例模型岔管的爆破试验数据，探讨了高强钢断裂韧度的合格标准，提出了该类钢材应用于水电站工程时应满足的条件。关键词：

2、ＳＵＭＩＴＥＮ９５０－ＴＭＣＰ高强钢；焊接接头；断裂韧度；试验中图分类号：ＴＧ４０７文献标志码：Ａ文章编号：１６７４－１９５１（２０１２）０４－００１３－０５０引言１试验方法高水头、大容量是未来我国水电发展的趋势，基试验按照ＧＢ／Ｔ２１１４３—２００７《金属材料准静于优化电网的需要，众多高水头抽水蓄能电站也正态断裂韧度的统一试验方法》进行，采用裂纹尖端在规划建设中。为了满足电站布置、降低工程综合张开位移ＣＴＯＤ（ＣｒａｃｋＴｉｐＯｐｅｎｉｎｇＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）试成本（包括运输、劳动力、工作强度、施工设备等方验进行焊接接头断裂韧性的评价，按照非稳定裂纹面）的需要

3、，必须采用高强度钢材，可以预计，１０００扩展下的断裂韧度测定方法取得各个特征值，计算ＭＰａ级高强钢将会逐步在我国水电工程中得到应断裂韧度，根据该韧度值对焊接接头的断裂韧性进用。为了掌握１０００ＭＰａ级高强度钢的工艺性能，有行定性评价。必要针对该级别钢材，开展以焊接制造工艺为主的１．１试验材料相关试验研究工作。试验材料采用４８．００ｍｍ厚的ＳＭＩＳＵＭＩＴＥＮ截至目前，１０００ＭＰａ级调质高强钢已应用于日９５０－ＴＭＣＰ钢板，焊接材料为ＮＩＴＴＥＳＵＬ－１００Ｓ焊本等国家的大型水电站工程中。ＳＭＩＳＵＭＩＴＥＮ条，化学成分和力学性能见表１和表２。９５０－ＴＭＣＰ钢是日本

4、２１世纪初开发的１０００ＭＰａ级１．２试样加工低碳控轧钢，因其具有强度高、韧性好、焊接性能优将４５０．００ｍｍ×１５０．００ｍｍ×４８．００ｍｍ的试板良、合金元素含量低和成本低的优点，现正处于试验经线切割解剖成４５０．００ｍｍ×１５０．００ｍｍ×２４．００推广阶段。ｍｍ的焊接试板，分别加工成相应的Ｋ形和Ｘ形作为“水利水电１０００ＭＰａ级高强钢工程应用技（分别对应于热影响区和焊缝的试验）坡口以便进术研究”的一部分，本文重点对ＳＵＭＩＴＥＮ９５０－ＴＭ行试板的焊接，焊接接头如图１所示。焊接预热温ＣＰ钢进行了断裂韧度试验研究，以弥补夏比冲击试度，１２５℃；层间温度，９０～

5、１２５℃；焊接热输入，２０～验在评价接头抗断裂性能方面的不足。２５ｋＪ／ｃｍ。表１试验材料的化学成分％各化学元素质量分数材料ＣＳｉＭｎＰＳＣｕＮｉＣｒＭｏＶＢＳＵＭＩＴＥＮ９５００．１００００．２３０００．９６０００．００８００．０００５０．２４００１．４４０００．４９０００．５１０００．０３８００．０００８Ｌ－１００Ｓ０．０５００．２２０１．７４００．０１３０．００５０．０３０２．２６００．９９００．７８０注：Ｌ－１００Ｓ焊条的为熔敷金属的。按ＣＴＯＤ试样要求，按图２所示用线切割法收稿日期：２０１１－１０－０８；修回日期：２０１１－１１－０４分别进行热影响区（Ｋ形焊

6、缝接头）、焊缝（Ｘ形焊基金项目：中国水利水电建设股份有限公司资助项目（２００９－１９）缝接头）及母材试样的下料，线切割后的试样用磨·１４·华电技术第３４卷表２ＳＵＭＩＴＥＮ９５０－ＴＭＣＰ钢的试验材料的力学性能冲击功／Ｊ材料试样（或位置）Ｒｐ０．２／ＭＰａＲｍ／ＭＰａδ／％／％０℃－４０℃ｔ／４１００２１０３１１９．８７０．６２２４２１８ＳＵＭＩＴＥＮ９５０－ＴＭＣＰｔ／２８８４９５１１９．４７２．２１９２１６１１０．００ｍｍ拉伸样８２５９５５２１．０６４．０Ｌ－１００Ｓ焊条（－５０℃）３８，３６，３７ＪＩＳＺ２２０１４号样８１０９４５２３．０６４．０１．３试验过

7、程采用德国西门子公司出品的ＭＴＳ８１０电液伺服系统疲劳试验机，通过对焊接接头不同区域（焊缝、熔合线附近的热影响区及母材）的断裂韧度试验，分析母材及焊接接头在某温度下各区域抵抗裂纹启图１焊接试板的接头形式裂和早期扩展的阻力。断裂试验采用３点弯曲试验法进行试验，在试验过程中，采集载荷－裂纹嘴张开位移曲线的数据，引伸计精度为０．００２ｍｍ，拉伸时加载速率约为１ｍｍ／ｍｉｎ，试样断裂后。在工具显微镜下测量裂纹深度和裂纹长度，精确到０．０１ｍｍ。２试验结果及分析２．１试验结果图２ＣＴＯＤ试样取样图试样压断后实际测定裂纹长度，测试结果见表床加工成２０．００ｍｍ×