Q345B钢两种常用焊接方法接头力学性能对比分析.docVIP

Q345B钢两种常用焊接方法接头力学性能对比分析 摘要：通过拉伸、冲击试验，对Q345B低合金钢的焊条电弧焊和CO2气体保护焊焊接接头的强度、塑性和冲击韧性进行了对比分析，结果表明：常温下，Q345B低合金钢的CO2气体保护焊焊接接头的强度和塑性更优，而焊条电弧焊焊接接头的冲击韧性更好。 Q345B为低合金高强度结构钢（GB/T 1591—1994），综合性能好，低温冲击韧性、冷冲压性能及切削性均好。在我国应用极广，常用于制造大型船舶、铁路车辆、桥梁、管道、锅炉、压力容器、石油储罐、起重机械、厂房钢架等承受负荷的焊接结构。本次试验是对Q345B钢的不同焊接工艺对焊接接头力学性能测试及分析，以便为Q345B钢的实际焊接应用及教学提供理论依据。 1 试验材料及焊接方法 焊接材料焊接用母材材质为Q345B钢，用6.0 mm厚的Q345B板材作为拉伸试验材料，10.0 mm厚的板材作为冲击试验材料。所用CO2焊丝为准1.0 mm的ER50-6实心焊丝，焊条为准2.5 mm和准3.2 mm的J507低氢型碱性焊条。母材及焊丝、焊条化学成分及力学性能分别见表1和表2。 1．2焊接方法焊接采用焊条电弧焊和CO2气体保护焊，所有焊接均为对接接头，开钝边为1.0 mm的V形坡口，坡口角度30°，焊前将坡口两侧各30 mm范围内的锈、油污等杂质用酒精和角向磨光机清除干净。 对J507焊条进行350~450℃烘烤2 h，保温待用。CO2气体保护焊焊件装配间隙：6 mm板的装配间隙为2.0~2.3mm，10mm板的为2.0~2.5mm；焊条电弧焊焊件装配间隙：6 mm板的为2.5~3.0 mm，10 mm板的为3.0~3.2 mm。反变形量为2°~3°。焊接工艺参数见表3。 2试验过程 为了保证试验的正确性，依据GB 10854—1989《钢结构焊缝外形尺寸》对焊件焊缝进行外观检查，焊缝成形良好，结果合格。 2.1拉伸试验 按照GB/T 2651—2008《焊接接头拉伸试验方法》和GB/T 228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》取样，并在CNT5105型万能材料拉伸试验机上进行拉伸试验，试样从焊接接头垂直于焊缝轴线方向截取，加工完后，焊缝的轴线位于试样平行长度部分的中间。试样的厚度与焊接接头处母材的厚度相等，焊缝余高磨平。 Q345B低合金结构钢采用焊条电弧焊和CO2气体保护焊的对接接头拉伸试验结果见表4。拉伸试验断口位置如图1所示，试样2-1的拉伸曲线如图2所示。 2.2冲击试验 按照GB 2649—1989《焊接接头机械性能试验取样方法》取样，并按GB/T 2650—2008《焊接接头冲击试验方法》在JB-3000型冲击试验机进行冲击试验，试样开V形缺口，缺口在焊缝上，缺口平面平行于焊缝表面。Q345B低合金结构钢开坡口焊条电弧焊和CO2气体保护焊对接接头冲击试验结果见表5。试样冲击试验断口如图3所示。 3结果分析与讨论 3.1焊接接头的强度和塑性 焊条电弧焊焊接接头拉伸断裂位置在靠近焊缝熔合区一侧，而CO2气体保护焊焊接接头拉伸断裂部位却在靠近母材的热影响区边缘，从表4可知，常温下，焊条电弧焊焊接接头平均抗拉强度为568MPa，断后伸长率为20.2%；CO2气体保护焊焊接接头平均抗拉强度为579 MPa，断后伸长率为26.2%。究其原因是焊条电弧焊焊接温度高，造成热影响区部位组织晶粒粗大所致。 3.2焊接接头的冲击韧性 从表5可知，常温下焊条电弧焊焊接接头冲击韧度值为2.85 J/mm2，CO2气体保护焊焊接接头冲击韧度值为2.5 J/mm2，焊条电弧焊较CO2气体保护焊焊缝区的冲击韧性要好。 4结论 （1）采用本文的2种焊接工艺参数焊接Q345B低合金钢，焊缝成形均良好，该工艺对Q345B低合金钢的焊接与接头质量保证是行之有效的。 （2）试验证明，Q345B低合金钢CO2气体保护焊焊接接头在室温下具有较好的强度和塑性，且强度和塑性值均达到母材要求，而焊条电弧焊的接头强度和塑性稍差，强度值虽达到母材要求，但塑性指标却低于母材。室温下焊条电弧焊的焊接接头较CO2气体保护焊焊接接头冲击性能好。 资料来源：