80mm厚460GJ-C钢板焊接热影响区裂纹控制研究

80mm厚460GJ-C钢板焊接热影响区裂纹控制研究

时振 ,张西忠,贺寅禹,王利强,霍成镇,刘旭,李仲俊

中国建筑第六工程局有限公司 中建六局华北建设有限公司  天津  300000

摘  要：为了控制焊接热影响区（HAZ）裂纹，本研究对80mm厚460GJ-C钢板进行了焊接试验。试验采用了不同的焊接参数和措施，包括预热温度、焊接电流、焊接速度、保温时间等，并对焊接接头进行了显微组织、硬度和断口形貌等方面的分析。结果表明，采用适当的预热温度、控制合适的焊接电流和速度，并结合恰当的保温时间，可以有效地减少HAZ裂纹的发生和扩展。此外，通过优化焊接参数，还可以获得更为均匀和细致的显微组织和硬度分布，提高焊接接头的力学性能和耐久性。

关键词：焊接热影响区；裂纹控制；460GJ-C钢板；预热；焊接参数；显微组织；硬度分布

一、引言

焊接是现代制造业中最常见的连接方法之一，广泛应用于船舶、航空、汽车、建筑等领域。然而，焊接过程中会产生大量热量，导致材料发生变形、残余应力和热影响区等问题，影响焊接接头的质量和性能，特别是热影响区（HAZ）的裂纹是常见的焊接缺陷，对焊接接头的耐久性和力学性能造成不良影响。

因此，如何控制HAZ裂纹成为焊接技术研究中的热点和难点之一。本研究旨在通过改变焊接参数和措施，减少HAZ裂纹的发生和扩展，提高焊接接头的质量和性能。此外，本研究也可以为相关领域的研究提供参考，促进焊接技术的发展和创新。

图1.大型扭转“N”型钢结构深化设计

二、实验方法

实验方法是关键部分，涉及到实验设计、实验材料和设备、实验方案设计和实验过程记录等方面。本文旨在探讨80mm厚460GJ-C钢板焊接热影响区裂纹控制问题，以下对实验方法部分进行详细介绍。

2.1材料和设备

实验选用的是80mm厚460GJ-C钢板，焊接采用钨极氩弧焊接（TIG）工艺，实验设备包括数控焊接机、焊接电源、钨极、氩气瓶、焊接夹具、金相显微镜、硬度计、扫描电子显微镜等。

2.2实验方案设计

实验方案设计包括焊接参数和措施的选择、实验组的设置和对照组的确定等方面。具体方案如下：

（1）焊接参数和措施的选择

通过实验确定最佳的焊接参数和措施，控制HAZ裂纹的发生和扩展。焊接参数包括预热温度、焊接电流、焊接速度、保温措施等，焊接措施包括预热、焊接、保温等【1】。

（2）实验组的设置

在实验组中，根据不同的焊接参数和措施设置多个试验条件，对HAZ裂纹的控制效果进行比较和分析。

（3）对照组的确定

通过对照组的确定，确定实验的可靠性和有效性。在对照组中，设置常规焊接工艺参数，与实验组进行比较。

2.3实验过程和记录

实验过程记录是实验方法中非常重要的一部分，记录实验过程的每一个细节，包括焊接参数、焊接过程、实验数据等方面。实验过程如下：

（1）材料准备

将钢板切割成相应的尺寸，清洗表面杂质，使用金相显微镜观察材料的显微组织结构，对材料进行硬度测试。

（2）焊接准备

根据实验方案设计，选择相应的焊接参数和措施，设置实验组和对照组，设置焊接夹具，进行预热。

（3）焊接过程

进行钨极氩弧焊接（TIG）工艺焊接，根据实验方案记录实验数据，进行焊接过程的监测和记录。

（4）实验数据的分析

对焊接接头的显微组织进行观察和分析，使用扫描电子显微镜观察裂纹的形态和分布情况，进行硬度测试，分析焊接接头的力学性能和裂纹控制效果。

2.4实验数据分析方法

对实验数据进行统计分析，使用相关软件进行数据处理和结果分析，比较实验组和对照组的数据，确定实验结果的可靠性和有效性。

2.5实验安全措施

在实验过程中，必须注意安全措施，避免发生安全事故。实验过程中必须穿戴合适的防护用品，严格遵守操作规程和注意事项，确保实验过程安全。

图2.复杂节点做法细部剖析指导构件加工

三、实验结果分析

3.1焊接接头裂纹分析结果

通过扫描电子显微镜观察焊接接头裂纹形态和分布情况，结果显示，对照组焊接接头在热影响区产生了明显的裂纹，而实验组焊接接头的裂纹明显减少。经过硬度测试，实验组焊接接头的硬度值比对照组焊接接头略有增加，说明实验组采用的焊接工艺和焊接材料能够有效地抑制热影响区的裂纹产生。

3.2焊接接头力学性能测试结果

对照组和实验组焊接接头进行力学性能测试，结果显示，实验组焊接接头的拉伸强度和屈服强度均明显优于对照组焊接接头，说明实验组采用的焊接工艺和焊接材料能够显著提高焊接接头的力学性能。

3.3实验结果分析

通过实验结果可以发现，采用一定的焊接工艺和焊接材料能够有效地控制80mm厚460GJ-C钢板焊接热影响区裂纹产生，并显著提高焊接接头的力学性能。通过对比实验组和对照组的数据，可以得出结论：在实验组中，采用的焊接工艺和焊接材料能够有效地抑制热影响区裂纹的产生，同时能够显著提高焊接接头的力学性能【2】。这些结果表明，对于80mm厚460GJ-C钢板的焊接加工，选择合适的焊接工艺和焊接材料非常重要，能够有效地控制热影响区的裂纹产生，同时提高焊接接头的力学性能，提高焊接质量。

四、讨论

4.1焊接接头裂纹形成原因

通过实验结果可以看出，焊接接头的裂纹主要发生在热影响区域，而热影响区的形成是由于焊接过程中高温作用所致。焊接接头在加热、保温、冷却的过程中，受到热应力的影响，容易形成焊接热影响区，从而导致裂纹的产生。此外，不恰当的焊接工艺和焊接材料也会对裂纹的产生起到一定的影响。

4.2采用合适的焊接工艺和焊接材料控制裂纹产生的重要性

通过实验可以发现，选用合适的焊接工艺和焊接材料是控制裂纹产生的关键。通过实验组和对照组的对比，实验组采用的焊接工艺和焊接材料能够有效地抑制裂纹的产生，同时显著提高焊接接头的力学性能。这表明，在焊接加工过程中，选择合适的焊接工艺和焊接材料非常重要。

4.3对焊接接头力学性能的影响

焊接接头的力学性能是衡量焊接质量的重要指标之一。通过实验可以发现，实验组采用的焊接工艺和焊接材料能够显著提高焊接接头的拉伸强度和屈服强度。这表明，在焊接加工过程中，采用合适的焊接工艺和焊接材料能够显著提高焊接接头的力学性能，提高焊接质量。

五、结语：

综上所述，本文的研究旨在探究80mm厚460GJ-C钢板焊接热影响区裂纹控制的方法和途径，通过对实验数据的分析和讨论，我们得出了以下结论：首先，焊接接头裂纹的产生主要是由于焊接过程中的高温作用导致的热影响区域的形成，因此在焊接过程中需要采用合适的焊接工艺和焊接材料来控制裂纹的产生。其次，选用合适的焊接工艺和焊接材料是控制裂纹产生的关键。实验结果表明，采用合适的焊接工艺和焊接材料能够有效地抑制裂纹的产生，同时显著提高焊接接头的力学性能。最后，本文也提出了今后的研究方向，包括进一步探究如何通过优化焊接工艺和焊接材料，进一步控制裂纹的产生，以及研究焊接接头的微观组织和力学性能之间的关系，以探究更多的提高焊接质量的方法和途径。

六、参考文献：

[1]尹士科,郭怀力,王移山．焊接热循环对10Ni5CrMoV钢性能的影响[J]．焊接学报．1994,15(3):147-152.

[2]李亚江,邹增大,陈祝年,等． HQ130高强钢热影响区组织及韧性[J]．焊接学报. 1997,18(1):25-29.