不同焊接工艺参数对Q235焊接接头组织及性能的影响

机电信息工程
不同焊接工艺参数对Q235焊接接头组织及性能的影响
陈辰
（青海高等职业技术学院，青海 海东810700）
摘要：Q235钢广泛应用于各种焊接结构生产中,
也常用于学校焊接实训室。

用3. 2mm 的E4303焊
条，选用焊接电流（I ）为 60A 、70A 、80A 、90A 、100A 、
110A 、120A 、130A 时分别进行焊接试验，分析不同的
焊接电流对焊接的工艺性、焊接接口显微组织、焊接 接口力学性能的影响，确定最优焊接参数。

结果表
明，直径3. 2mm 的E4303焊条，其最佳焊接电流为 100〜110A,与经验公式I=10d 2相符合。

关键词：Q235；E4303；焊接工艺性能；显微组织；
学能
1 试验材料及过程
1.1试验材料
试验用焊接材料为Q235B 钢板,用剪板机下料, 下料尺寸为120mmX 30mmX 10mm,共8块；用直径
3. 2mmE4303焊条表面堆焊，其Q235B 钢板化学成分
及力学性能见表1及E4303焊条的主要成分见表1,
E4303焊条熔敷金属化学成分见表2,熔敷金属拉伸
试验力学性能见表3所示。

1.2试验过程
焊接试验所用焊接电流为60A 、70A 、80A 、90A 、
表1 Q235B 化学成分及力学性能
牌号
等级
化学成分（质量分数）（％）
力学性能
C Mn
Si S
P Rm /(MPa )
Re /(MPa *
A /(%*
(
Q235
A 0. 14〜0. 220. 30〜0. 65030
0. 050004575〜500
235
26
B
0. 12〜0. 200. 30〜0. 70
0. 045C
(0.18035〜080
0. 040
0. 040
D
(0.18
0.0350.035
表2 E4303焊条熔敷金属化学成分
焊条型号
化学成分（质量分数）（％）
C
Mn Si P S Ni Cr Mo V 其他
E4303
0. 20 1. 20 1. 000. 0400.0350. 30
0. 200. 300.08—
表3 E4303熔敷金属拉伸试验力学性能
焊条型号
抗拉强度
Rm / MPa
屈服强度
ReL/MPa 断后伸长率A/%冲击试验
温度/N
E4303
%430
%330
%20
100A 、110A 、120A 、130A ， 共8 ， 据
理，分别用不同的焊接电流在Q235试板上进行堆焊, 详细记录焊接过程中表现出的焊接工艺性能;焊接完 成之后，截取金相试样，观察不同焊接电流下焊接接
口外观及焊缝区、熔合区、热影响区的显微组织，然后
进行力学性能试验，综合比较,分析出最优焊接参数 和焊接电流。

2 焊接结果及分析
2.1焊接电流大小对焊接工艺性的影响
采用大小不同的焊接电流,对焊接工艺性的影响
作者简介：陈辰（1990-），女，河南新密人，本科，助教，研究方 向：材料成型教研％
和表现，见表4。

在不同的焊接电流下，随着焊接电流（I ）的增大, 焊接的工艺性能也在变化。

引弧性、稳弧性、脱渣性
及焊缝成形性都逐渐变好，但同时作用在焊件上的电
弧吹力增加，焊条熔化速度快，焊缝熔宽略有增加，焊 接热效率也增大。

但是焊接电流太大时，焊接飞溅和 烟雾增大，焊条尾部易发红，部分涂层会失效或崩落,
而且容易产生咬边、焊瘤、烧穿等缺陷，焊件变形增
大,还会使接口热影响区晶粒储存变大，焊接接头的
韧性降低;如果焊接电流太小，则引弧困难，焊条容易 粘连在工件上，电弧不稳定，易产生未焊透、未熔合、 夹渣和气孔等缺陷，且焊接效率低。

根据实验结果,
可以看出直径3. 2mm 的焊条，焊接工艺性较好的最
佳焊接电流为100〜110A 。

2.2不同焊接电流下的焊缝显微组织分析
不同焊接电流下，焊接接头焊缝区的显微组织如
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表4不同大小的焊接电流对焊接工艺性的影响
焊条直径焊接电流引弧性稳弧性飞溅情况电弧吹力药皮覆盖情况脱渣性焊缝成形焊缝外部缺陷
32mm 60A差—般小小差差—般脱节70A差—般小—般差差—般无80A—般—般小—般较好—般较好无90A较好较好—般—般较好较好较好无100A好好—般较大好好好无110A好好—般较大好好好无120A好—般大较大好好好无130A—般—般大较大好—般—般咬边
图1所示。

由图1＞可知，母材的白色片状组织为铁素体，黑色珠，铁珠均匀分布。

由图1u、1-\、1c、1-d可知，随着焊接电流增
大，铁珠光体晶粒增大；由图1e和-f可知，当焊接电流为100A和110A时，焊缝区组织为铁素体和珠光体，晶粒分布均匀且细小；由图1g和-h可知，粒逐渐变大,均匀。

，随着；
流增大&缝区粒均匀均匀
变不均匀的变化趋势，且晶粒大变小再大。

(g)120A(h)130A(i)母材
图1不同焊接电流焊缝区显微组织
不同焊接电流下，焊接接头热影响区的显微组织如图2所示。

由图2可知，焊接接头热影响区的组织白色铁色珠，随着流增大，热影响区的晶粒大变小,均匀，当电流为100A和110A时,组织分布均匀，晶粒尺寸细小；当流继续增大时，晶粒增大
均匀。

由此可知，当电流在100〜110A时，焊接接头影响区细密，且均匀分布。

2.3不同电流力学分析
不同焊接电流下，焊接接头焊缝区和热影响区的
(a)60A(b)70A
100A
(d)90A
(g)120A
厶*-■J k W
(h)130A
(c)80A
2不同电流影响区显组织
硬度(HRC)变化如图3所示，由图可知，在相同焊接电流下，焊缝区的硬度均大影响区；随着焊接电流增大,焊缝区影响区的变化呈现不同的规律，当流在100〜110A时，焊缝区和热影响区的都呈现最大值，力学性能。

当：电流在120A时，硬度值明显下降。

综合可知妾电流逐渐增大，热影响区缝区现出先增大的趋势。

3结语
在其它条件不变的情况下，在一定范围内，随着
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分布式储能系统对配电网的影响和优化配置
张科技
(国电南京自动化股份有限公司，江苏南京210032)
摘要：储能系统是配电网中电能储存和转换利用的关键设备，储能系统的合理使用解决了能源生产和消费的不同步问题，让能源利用在空间和时间上具有更大的灵活性。

分布式储能系统在配电网中能起到消除可再生能源(光伏和风电)发电系统的间歇性及波动性，减少电网负荷峰谷差带来的影响，提升供电设备电能利用率，提高电网供电可靠性，改善电网的电能质量等等。

储能系统是实现电能供应清洁化、电网智能化、电源-电网-负荷友好的重要手段，另外分布式储能系统具有分散布局，可控性差等特点。

关键词：分布式能源；分布式储能系统；分布式储能的优化配置
1分布式储能存在的问题
1.1储能系统接入电网对电能质量的影响
1.1.1单台分布式储能设备接入配电网引起的谐波影
产生原因：储能系统接入配电网，储能系统与配电网接口的转换器会给配电网系统带来谐波污染。

影响因素:逆变器出厂质量及工作模式决定谐波幅度和阶次;馈电线路阻抗影响谐波衰减量，当馈电线路阻抗值较大时，谐波衰减显著。

谐波的危害:对用户侧变压器、旋转电机、用电设备的保护及控制装置等用电设备产生负面影响，威胁用户用电安全。

1.1.2集群分布式储能接入配电网引起的谐波谐振影
产生原因:在集群分布式储能系统的关键设备储能逆变器PCS(Power Conversion System)配置了大量的大功率非线性元件，数量众多PCS与配电网之间
电弧焊焊接电流变大，焊接的引弧性、稳弧性、脱渣性及焊缝成形性整体呈变好趋势,但随之电弧吹力和焊接飞溅也变大，当焊接电流过大时，焊接工艺性变差。

随着焊接电流增大，焊接接头同一特征区的铁素体和珠光体显微组织，晶粒尺寸由大变小再变大，晶粒逐渐由粗化变细化再变粗化，晶粒分布由混乱变均匀再变得混乱。

随着焊接电流越大,各特征区的硬度分布可能会形成并联或串联谐振。

影响因素:各逆变器的阻抗参数，系统阻抗。

谐振的危害:谐振可以导致系统一定范围内过电压和过电流，谐振过电流会引起配电装置的PT(Poten-tial transformer)熔件熔断甚至烧毁PT,谐振过电压危害配电设备绝缘甚至使小容量异步电机发生反转。

1.1.3含大量分布式电源及储能的配电网
—分布式微源特性影响
—电流谐波呈现宽频域、高频次等特征
—线路分布电容的影响
—分布式电源、储能与配电网谐波交互影响1.4含多分布式电源及储能的微电网
—内部网络拓扑复杂,能量双向流动
—多逆变器并联环流问题
—微网多逆变器耦合交互分布式电源、储能与配电网谐波交互影响
2分布式储能并网对配电网继电保护的影响
2.1对电流保护的影响
储能系统具有功率双向流动特性,大量彳能并网将使配电网成为一个多电源系统。

配电网潮流方向的变化，使现有的继电保护配置方案不能保证电力系统和用户电力设备安全稳定地运行，从而引起继电保护装置的失效、误动或拒动。

另外，配电网潮流方向的改变使继电保护装置的灵敏度降低，引起保护设备拒动;此外还可能导致本线路、相邻线路的瞬时速断保护误动等故障。

2.2对自动重合闸的影响
2. 2.1非同期重合
当故障出现在系统电源和储能之间的线路上时，
呈现曲线分布，逐渐变大；当电流在100〜110A时，硬度达到最大值。

根据不同焊接电流下的实验结果表明，直径3.2mm的E4303焊条，其最佳焊接电流为100〜110A,与经验公式I=10d2相符合。

参考文献：
[1]李娟，曾志超，潘全喜，等.Q235钢基体上堆焊金属的组
织和硬度分析，2007(7).(收稿日期：2020-10-01)
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