多层多道平焊接头冲击性能不稳定的原因分析

发布时间：2019-08-05 18:25

【摘要】：以X70管线钢用药芯焊丝多道焊平焊接头为研究对象.用光镜和扫描电镜观察焊接接头和冲击试样金相组织、寻找冲击断口起裂源,对焊缝冲击韧性不稳定且出现低值的原因进行了研究.结果发现,冲击试样的取样位置不同,冲击吸收功不同;冲击试样开缺口处柱状晶所占比例是冲击韧性出现波动的一个主要原因,但不是其出现低值的原因;缺口前沿焊接缺陷的位置以及粗大晶粒是冲击韧性波动以及出现低值的主要原因,试样冲击吸收功为54.2 J时是解理断裂,解理断裂试样的起裂源为夹杂、未熔合等焊接缺陷,且这些缺陷的位置距缺口越近,冲击韧性越低.
【图文】：

析出相及M-A组元等这些脆性因素均可以增加解理断裂的可能性．多道焊焊缝金属中焊道之间热影响区的粗晶区出现上述组织的几率特别大．因此可以认为焊缝金属冲击韧性的离散性与LBZ有关．冲击韧性的大小和缺口前沿的组织、晶粒大小以及缺陷等有关［6］，因此可以从这几个方面来研究焊缝金属韧性不稳定、出现低值的本质原因．1试验方法试验所用焊接接头试样由美国HobartBrothers公司提供．试验母材为厚度18mm的16MnＲ低合金高强钢板，焊丝型号是X70管线钢用Fabshield71T8(1．6mm)．采用平焊焊接位置，，焊道次序如图1所示，焊接工艺参数见表1．焊缝金属的化学成分如表2．在焊接接头中间取1个拉伸试样，取10个分别相邻的冲击试样，如图2所示．CharpyV形试样尺寸为55mm×10mm×10mm，沿厚度方向(ND)加工成标准V形缺口．使用450-J冲击试验机，在－40℃下进行低温冲击试验，通过调节酒精和液氮的比例得到相应的低温值．图1平焊焊道次序示意图Fig.1Schematicofweldingpasssequence

第5期袁军军，等:多层多道平焊接头冲击性能不稳定的原因分析101表1焊接工艺参数Table1Weldingparameters电弧电压U/V焊接电流I/A送丝速度vf/(mm·s－1)焊接速度v/(mm·s－1)20220664～5表2焊缝金属的化学成分(质量分数，%)Table2ChemicalcompositionsofweldmetalCMnPSSiNiAl0．0081．3540．0070．0020．1020．7160．937图2拉伸和冲击试样取样方式(mm)Fig.2IllustrationoftensileandCharpyV-notchsamplespreparationfromweldmetal将焊接接头试样机械抛光后用3%硝酸酒精腐蚀10～15s，分别用OM与SEM观察焊缝金属的微观组织形态．用SEM观察冲击断口试样，分析其断裂形态．用Image软件测量微观组织晶粒的大小和冲击断口延伸区(SZW)、塑性裂纹扩展区(SCL)及起裂源到塑性裂纹尖端的距离Xf三个微观参数的大小．2试验结果与分析2．1焊接接头的力学性能多道焊焊接接头拉伸试验结果见表3，可知抗拉强度达到要求．焊接接头低温冲击试验结果示于图3，低温冲击吸收功波动特别大，7，8，10号试样冲击吸收功可达到400J，为韧性断裂;而5号试样冲击吸收功仅为54．2J，为解理断裂．表3室温拉伸结果Table3Tensileresultsatroomtemperature抗拉强度Ｒm/MPa屈服强度ＲeL/MPa断后伸长率A(%)52744928．42．2焊接接头的显微组织图4a为该焊接接头的宏观形貌．由图4a可知，多道焊焊缝金属包括两部分:一部分是未受后续焊道热影响作用的柱状晶区域，如图4aA区域所示，放大特征如图4b所示，其组织为粗大的侧板条铁素体和少量的珠光体．另一部分组织是受后续焊道焊缝热影响的区域，如图4aB区域所示，放大特征如图4c所示，其为均匀细小的铁素体和极少量的珠光体．可知焊缝金属组织晶粒大小非常不均匀，这?
【作者单位】： 兰州理工大学有色金属先进加工与再利用省部共建国家重点实验室;Hobart
【基金】：国家自然科学面上基金资助项目(51675255)
【分类号】：TG407

【参考文献】

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【二级参考文献】

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7 危文灏;

本文编号：2523269