中等厚度板埋弧焊焊缝探究

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1、中等厚度板埋弧焊焊缝探究　　【摘要】本文简述了对中厚板进行用不同碳含量焊丝的埋弧焊试验和焊缝试验的试验过程及结论，试验表明焊丝熔敷金属强度与对接焊缝强度相比较，对接焊缝强度出现了较明显的形态改变，试验最终成功发现了焊丝及母材的碳当量差值和强度的变化量的关联，建立相关表格，为有效控制中厚板埋弧焊缝强度提供了有效的依据。【关键词】碳当量；中厚板；强度；焊缝1、前言5众所周知，钢结构有一个十分重要的组成部分，就是焊接接头，通常情况下焊接接头的要求是强度要相当于母材。而在焊接接头中，焊缝是接头起决定性作用的重要部分，接头的强度基本上是由焊缝的

2、强度决定的。中厚板结构是焊接中的一大类，包括大口径埋弧焊管、箱梁、大型工程器械与船舶等，中厚板的焊接方法主要是埋弧焊，这种方法具有很多优点，如效率高、质量有保障等，是十分受欢迎的焊接方法。说到焊缝，由于中厚板的焊缝中母材的比例相当之大，所以这就造成了焊丝熔敷金属强度和韧性和对接焊缝的强度和韧性有很大的差异。当下的焊接技术，在对于中厚板埋弧焊对接焊缝强度的研究上有很大的空缺，却在焊接接头上的横向拉伸试验方面有很全面的数据。这就造成了现在的有些不平衡的状况，即为钢种匹配焊丝的时候和制定焊接工艺的时候工人多凭经验或者事先进行大量的试验，而这

3、两种方法第一种不稳定，第二种太耗时耗力。本次试验，通过对对不同强度的焊丝WGXl、WGX2与多个钢种匹配进行埋弧焊焊缝性能研究，为了发现焊丝熔敷金属力学性能和管线钢对接焊缝力学性能之间的联系。但是由于熔敷金属焊接工艺和中厚板的对接埋弧焊接工艺在一定程度上有差异，所以相同的材料在焊接二者时也会出现不同的情况即力学性能不相同。而中厚板的焊接必需要搞清楚这二者之间的关系，才能寻找到更好的与之匹配的焊接材料。本文还就预测中厚板焊缝强度做出贡献，初步建立起了埋弧焊丝熔敷金属抗拉强度与焊丝碳当量的关系。2、试验本试验的试验材料是WGXl焊丝（图一

4、中第二行和第四行）、WGX2焊丝（图一中第三行），其化学成分请见表一。埋弧焊过程中通常需要具有很高的韧性，所以埋弧焊大多数使用的是普遍公认的性价比高的101类的弱碱性烧结焊剂（CHFl01焊剂与之搭档）。而在埋弧焊丝熔敷金属的强度可以根据表一中的数据寻找对应试验熔敷金属。5试验用钢（母材）也是试验中需要控制的变量之一。试验的母材规格为10.0-17.31TlIn。我们的试验采用的埋弧焊机是ESABLAF一1600DC，焊剂是CHFl01，试验过程中以钢板轧向作为焊接方向。参照焊管实际焊接工艺，11mm厚的AM埋弧焊试板不开坡口。注意试

5、验过程中采取双面焊接，第一道焊缝要做到保证不烧穿，背面要做到不清根，而且背面第一道焊缝需要使用大电流，确保焊缝焊透。试板焊接完成后，沿焊缝取样，并加工至直径书6mm的标准拉伸试样进行拉伸试验，测量抗拉强度。3、试验结果及分析3.1对接焊缝金属强度试验结果焊丝焊接熔敷金属相对于对接焊缝强度变化：A钢板无坡口，母材所占比例较大，所以基母材在试验时最大程度上影响焊缝成分和强度。数据显示，焊接A钢后，对接焊缝强度明显增加，强度变化幅度明显减小。B钢板坡口为双V型，后填充物比例增加，焊丝占据大部分材料。但由于埋弧焊的特点之一电流大，温度高，母材

6、仍然会大量融化，对焊缝强度及材料组成造成了一定影响。对接焊缝强度较熔敷金属强度明显增加，同样的，熔敷金属强度低，其对接焊缝强度增幅大。C钢板是单V型，较B钢板有更多的填充金属。与B基本相同，高温时母材大量融化，所以母材仍然对焊缝造成影响。焊接低CE钢后，抗拉强度降低了些许。D钢焊接结果与C钢类似。3.2焊缝金属强度变化与碳当量差值的关系5焊剂不变，焊接熔敷金属强度与焊丝碳当量明显是呈正相关的。对于铸态组织的焊缝，我们认为用碳当量CE值判断焊缝强度是更为准确的，将碳当量CE与对接焊缝强度的变化一起看。若以焊丝与试验钢碳当量（横坐标）与焊

7、丝熔敷金属到对接焊缝的抗拉强度变化量（纵坐标）作出一条曲线，可以发现两者有较好的关联性。由此容易看出，埋弧焊丝与试验钢的碳当量与焊丝熔敷金属到对接焊缝的抗拉强度变化量的关系曲线近似一条直线，所以易得二者关系式，埋弧焊丝与试验钢的碳当量越大，焊丝熔敷金属到对接焊缝的抗拉强度变化量就越小。3.3应用实例将上述原理应用于18.4mm厚的X80钢埋弧焊进行焊丝选择和焊缝强度预测。X80钢碳当量CE=0.44%；埋弧焊丝为批量生产的WGX2焊丝，其碳当量为0.527%，熔敷金属抗拉强度700MPa。焊丝与钢种△CE=0.087%。其他焊接工艺条

8、件与表2中的D钢相当。根据计算X80钢对接焊缝强度增量为15MPa，预测强度715MPa，而实际试验结果也为715MPa，两者吻合。4、结论5焊剂相同，埋弧焊丝熔敷金属抗拉强度与焊丝碳当量正相关，中厚板埋弧焊焊缝抗拉强度