第三章 焊接接头组织与力学性能分析

第三章焊接接头组织与力学性能分析

本章对不同焊接参数的接头试件，分别进行了拉伸、冲击、弯曲、硬度以及金相组织分析试验，通过接头的各项力学性能指标、组织和硬度，来研究不同焊接工艺对低温钢06Cr19Ni10与16MnDR的焊缝组织性能的影响，从中选择最优的焊接工艺。

3.1力学性能

按照表2-7和表2-8提供的焊接工艺，焊制不同坡口和不同焊接参数条件下的异种钢接头，制备标准试样并按要求进行了拉伸、冲击及弯曲试验。

3.1.1拉伸试验结果及分析

在WE-1000液压式万能试验机上对不同焊接接头分别作拉伸试验，每组焊接参数制备2个试样，共3组。试验结果见表3-1。

表3-1 焊接接头拉伸试验参数

试样编号试样厚度

(mm)

断裂载荷

( kN )

抗拉强度

(Mpa)

断裂部位和特征

L1-A 16 175 545 断于焊缝

L1-B 16 170 530 断于焊缝

L2-A 16 172 540 断于焊缝

L2-B 16 176 550 断于焊缝

L3-A 16 168.0 525 断于焊缝

L3-B 16 175.0 545 断于焊缝根据标准NBT 47014-2011拉伸试验合格指标，试验母材为两种金属材料时，每个试样的抗拉强度应不低于本标准规定的两种母材抗拉强度最低值中的较小值。从试验结果看，不同焊接工艺下的焊接接头的抗拉强度基本上等同于两侧母材强度，且高于两种母材抗拉强度最低值中的较小值。焊接的接头均满足关于拉伸试验的评定要求。

对比之下横位焊接中编号2的抗拉强度要略高于其他两组。其焊接速度较快，虽然钝边略小，但焊接的坡口也较小，使其焊接时熔化的母材较少，因此熔合比相对其他组会较小。这使其抗拉强度高的原因。

3.1.2 冲击试验结果及分析

在JB-300B冲击试验机上对不同焊接接头分别进行冲击试验，每组焊接参数制备9个试样，在两侧热影响区和焊缝区各3个，共3组。试验结果见表3-3。

表3-3 焊接接头的冲击试验参数

试样编号

试样尺寸

（厚×宽×长）（mm）

缺口类型缺口位置试验温度(℃) 冲击吸收功（J）

C1-1-1

5×10×55 V型热影响区(不

锈钢侧）

-40℃

C1-1-2

C1-1-3

C1-2-1

5×10×55 V型焊缝-40℃C1-2-2

C1-2-3

C1-3-1

5×10×55 V型

热影响区

（低温钢侧）

-40℃

C1-3-2 C1-3-3

C2-1-1

5×10×55 V型热影响区(不

锈钢侧）

-40℃

C2-1-2

C2-1-3

C2-2-1

5×10×55 V型焊缝-40℃C2-2-2

C2-2-3

C2-3-1

5×10×55 V型

热影响区

（低温钢侧）

-40℃

C2-3-2 C2-3-3

C3-1-1

5×10×55 V型热影响区(不

锈钢侧）

-40℃

C3-1-2

C3-1-3

C3-2-1

5×10×55 V型焊缝-40℃C3-2-2

C3-2-3

C3-3-1

5×10×55 V型

热影响区

（低温钢侧）

-40℃

C3-3-2

C3-3-3

根据标准NBT 47014-2011冲击试验合格指标，钢质焊接接头每个区3个标准试样为一组冲击吸收功平均值应符合设计文件或相关技术文件规定，且不低于表3-4中规定值，至多有一个试样的冲击吸收功低于规定值，但不得低于规定值的70%。从试验结果看，@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@。

@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@（对比分析数据）。

表3-4 钢材及奥氏体不锈钢焊缝的冲击功最低值（宽10mm）

材料类别钢材标准抗拉强度下限值Rm(MPa) 3个标准试样冲击功平均值KV

2

(J)

碳钢和低合金钢

≥450 ≥20 >450-510 ≥24 >510-570 ≥31 >470-630 ≥34 >630-690 ≥38

奥氏体不锈钢焊缝-- ≥31

3.1.3 弯曲试验结果及分析

在@@@@@@@@弯曲试验机上对不同焊接接头分别进行弯曲试验，每组焊接参数制备4个试样，共3组。试验结果见表3-3。

表3-4焊接接头冲击试验参数

试验编号试样类型试样厚度

(mm)

弯心直径

(mm)

弯曲角度

（º）

试验结果

W1-1 侧弯10 40 180 合格

W1-2 侧弯10 40 180 合格

W1-3 侧弯10 40 180 合格

W1-4 侧弯10 40 180 合格

W2-1 侧弯10 40 180 合格

W2-2 侧弯10 40 180 合格

W2-3 侧弯10 40 180 合格

W2-4 侧弯10 40 180 合格

W3-1 侧弯10 40 180 合格

W3-2 侧弯10 40 180 合格

W3-3 侧弯10 40 180 合格

W3-4 侧弯10 40 180 合格

根据标准NBT 47014-2011弯曲试验合格指标，对接焊缝试件的弯曲试样弯曲到规定角度后，其拉伸面上的焊缝和热影响区内，沿任何方向不得有单条长度大于3mm的开口缺陷，试样的棱角开口缺陷一般不计，但未融合、夹渣或其他内部缺欠引起的棱角开口缺陷长度应计入。如图3-1所示，弯曲试验试件弯曲后，无超过3mm开口缺陷。所有试验结果均为合格。