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Q460EZ35钢焊接性试验及工艺评定
Q460E-Z35钢焊接性试验及工艺评定
前言
国家体育场“鸟巢”钢结构焊接采用Q460E-Z35钢,厚110mm,共计750t,根据查新检索,这是我国乃至世界第一次大规模使用。
Q460E-Z35钢是国内首次生产,并在短期内制作成为国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程构件,对此,无论是生产厂还是科研院所都没有足够的思想、物质准备。
于是新钢种焊接性试验研究的问题就十分严峻的向施工单位提出,国情如此,无法回避。
在北京新保利钢结构焊接工程Q420钢焊接性试验成功的基础上,对Q460E-Z35钢的焊接性进行对了严谨的大规模试验(见图1),获得了大量的第一手资料,拟定了Q460E-Z35钢的焊接工艺,使焊接工艺评定获得了成功,进而指导工程的顺利进行。
1焊接性试验研究的定义及其内涵
焊接性是指钢材(材料)在限定的施工条件下,焊成按规定设计要求的构件,并满足预定运营要求的能力。
评定母材金属的试验叫做焊接性试验。
钢材(材料)焊接加工的适应性叫钢材(材料)的焊接性,是用以衡量钢材(材料)在一定工艺条件下获得优质接头的难易程度和该接头能否在使用条件下可靠运行的具体技术指标。
新钢种焊接性试验研究是建筑钢结构焊接工程最重要的、具有探索性、风险性的科研工作。
焊接性试验研究分为工艺焊接性和使用焊接性两大类,两类试验研究方法均含直接法和间接法。
工艺焊接性直接法包括:
焊接冷裂纹试验;热焊接裂纹试验;再热裂纹试验焊接层状撕裂试验;热应变时效脆化试验;焊接气孔敏感试验。
工艺焊接性间接法包括:
碳当量法;裂纹敏感指数法;连续冷却组织转变图法(SHCCT、WMCCT图);相组织分析及断口分析法;HAZ最高硬度法;焊接热、应力模拟试验。
图1Q460E-Z35钢焊接性试验部分试件
使用焊接性直接法包括:
实际产品(工程)运行的服役试验;压力容器的爆破试验。
使用焊接性间接法包括:
焊接接头常规力学试验;焊接接头低温脆性试验;焊接接头的断裂韧性试验;焊接接头的高温性能试验(蠕变、持久等);焊接接头的动载、疲劳试验;焊接接头的耐腐蚀耐磨性试验;应力场腐蚀开裂试验。
(1)工艺焊接性。
工艺焊接性是指在一定焊接工艺条件下,获得优良致密、无缺陷焊接接头的能力。
这不是钢材(材料)本身固有的性能,而是根据某种焊接方法和所采用的具体工艺措施来进行评定的,所以钢材(材料)的工艺焊接性与焊接过程密切相关。
对于熔焊,一般要经历传热过程和冶金反应过程,因而又可以把工艺焊接性分为“热焊接性”和“冶金焊接性”。
热焊接性是指焊接热循环对焊接HAZ组织性能及产生缺陷的影响程度。
用以评定被焊钢材(材料)对热的敏感性:
如晶粒长大,组织性能变化等,主要与被焊钢材(材料)和焊接工艺有关。
冶金焊接性是指在一定冶金过程的条件下,包理化学变化对焊缝性能和产生缺陷的影响程度。
包括合金元素的氧化、还-、氮化、蒸发、氧、氢、氮的、溶解等对形成气孔、夹渣、裂纹等缺陷的影响,用以评定钢材(材料)对冶金缺陷的敏感性。
(2)使用焊接性。
使用焊接性是指焊接接头或整个结构满足产品技术条件规定的使用性能的程度。
使用焊接性取决于焊接结构的工作条件和设计上提出的具体要求。
通常包括常规力学性能、低温韧性、高温升蠕变、疲劳性能、持久强度、耐蚀性能和耐磨性能等。
钢材(焊材)的焊接性不仅与本身的固有性能有关,同时也与许多焊接工艺条件有关。
在不同的焊接工艺条件下,同一钢材(材料)具有不同的焊接性。
新的焊接技术和方法、新的焊接材料的使用、新焊机的出现,对提高钢材(材料)的焊接性都会大有好处。
2选择钢材(材料)焊接性试验研究方法的-则
据目前有关标准、文献介绍,钢材(材料)焊接性试验研究的方法致少有15种以上。
随着技术的进步,焊接性试验研究方法还会增加。
为了尽快达到目的,用尽可能少且十分准确的焊接性试验方法进行试验研究,以降低成本、保证工期是目前钢材焊接性试验研究的最佳选择,基本-则如下:
(1)可比性。
只有试验条件完全相同时,两个试验研究结果才具有可比性。
因此,凡是国家或国际上已经颁布的标准试验方法应优先选择,并严格按标准规定进行试验。
尚未建立标准的,应选择国内外同行业中较为通用的或公认的试验方法进行研究。
若无标准可供参考,需自行设计焊接性试验研究方法时,应把试验研究条件规定得明确具体,并在报告中详细说明试验研究结果的试验研究条件。
(2)针对性。
一旦所选择和所设计的焊接性试验研究方法确定之后,要尽可能地使焊接性试验研究条件和工程实际条件相一致。
这些条件包括母材、焊接材料、接头形式、接头受力状态、焊接工艺参数等。
试验研究条件还应考虑到工程(产品)的使用条件,越接近越好。
只有这样焊接性试验研究才具有针对性,其试验研究结果才能较准确地显示出工程实际中可能发生的问题或可能出现的现象。
(3)再现性。
焊接性试验研究的结果要稳定可靠,应具有较好的再现性。
试验数据不可过于分散,否则难以找到变化规律而导出实际的正确结论。
为此,试验研究方法应尽量减少人为因素的影响,多采用自动化、机械化操作,挑选优秀焊工进行,尽最大可能排除人为干扰。
(4)经济性。
在符合上述-则并能获得可靠结果的前提下,力求减少试验研究项,从而达到降低成本、保证工期的目的。
3影响钢材(材料)焊接性的因素
焊接性是钢材(材料)的一种工艺性能,除了受到材料本身性质影响外,还受到工艺条件、结构条件和使用条件的影响。
(1)材料因素。
材料包括母材和焊接材料。
在相同的焊接条件下,决定母材焊接性的主要因素是母材本身的物理化学性能。
一般说来,钢材在出厂前要进行严格的检测,国内大型钢铁企业具备了作钢材焊接性试验的能力,可以提供相应的检测报告和焊接性的资料。
对钢材焊接性好坏的判定,一般可以从钢材的冶炼轧制状态、热处理状态、组织状态等来区分。
这些因素在不同程度上对钢材的焊接性能产生影响。
近年来研制和发展了各种CF(抗裂钢)钢、Z向钢(抗层状撕裂钢)、TMCP钢(控轧、控冷钢)等,就是通过精炼提纯、细化晶粒,控轧、控冷等技术来提高和改善钢材的焊接性。
焊接材料是直接参与焊接过程一系列化学冶金反应,决定焊缝金属成分、组织、性能及缺陷形成的决定性因素。
如果焊接材料选择不当,与母材不匹配,不能获得满足使用要求的焊接接头,还会引发产生裂纹或者组织性能发生变化。
更严重的是,不能准确地揭示钢材对焊接工艺的适应性,从而导致钢材焊接性试验研究失败。
所以必须认真选择焊接材料,以保证形重要冶金条件,以获得优质焊接接头。
(2)工艺因素。
工艺因素包括焊接方法、焊接工艺参数、装配顺序、预热、后热、焊后热处理等。
焊接方法对焊接性影响很大,主要表现在热4特性和保护条件两个方面。
不同的焊接方法其热4在功率、能量密度、最高加热温度等方面有很大区别。
不同热4焊接金属将显示出不同的焊接性。
例如:
电渣焊功率大,但能量密度低,最高加热温度也不高,焊接时加热缓慢,高温停留时间长,使得HAZ晶粒粗大,冲击韧性显著降低,必须经过正火处理才能改善。
与此相反,电子束焊、激光焊等方法,功率不大,但能量密度很高,加热迅速、高温停留时间短,HAZ很窄,没有晶粒长大的危险。
GMAW、FCAW-G比电渣焊ESW好得多。
调整工艺参数,采取多层多道焊,保持层间温度,后热等工艺措施,可以调节和控制焊接热循环,从而改变金属材料的焊接性。
例如:
焊接有淬硬倾向的高强钢时,由于钢材本身具有一定的冷裂敏感性,如焊接工艺选择不当,焊接接头有可能产生冷裂纹或降低接头的塑性和韧性。
选用合适的填充材料,合理的焊接热循环,采取焊前预热、焊后后热等工艺措施,完全可以获得满足设计和使用要求的焊接接头。
(3)结构因素。
结构因素主要是指焊接结构和焊接接头的设计形式,如结构形状、尺寸、厚度、焊接接头坡口形式、焊缝布置、焊缝截面形状等因素对钢材焊接性的影响。
主要表现在热的传递和力的状态两方面。
不同板厚、不同接头形式或者坡口形状其传热方式和传热速度不一样,从而对熔池结晶方向和晶粒成长发生影响。
结构的形状、板厚和焊缝的布置等,决定焊接接头的刚度和拘束度,对接头的应力状态产生影响。
不良的结晶形态,严重的应力集中和过大的焊接应力是形成焊接裂纹的基本条件。
设计中减少焊接接头的刚度、减少交叉焊缝,避免焊缝过于密集以及减少造成应力集中的各种因素,都是改善焊接性的重要措施。
(4)使用条件。
使用条件是指建筑钢结构服役期间的工业温度、负载条件等。
这些工作环境和运行条件要求焊接结构具有相适应的使用性能。
例如:
在低温工作的焊接结构,必须具备抗脆性断裂的性能;在交变载荷下工作的焊接结构具有良好的抗疲劳性能等。
使用条件越苛刻,对焊接接头的质量要求就越高,钢材的焊接性就越不容易保证。
4焊接性试验研究的技术路线
北京新保利工程Q420钢焊接性试验研究的成功,为国家体育场“鸟巢”钢结构焊接工程提供了有℃的借鉴。
因此,在Q460E-Z35钢焊接性试验研究的任务还没有下达时,就进行了焊接应用技术理论的分析研究。
作出了符合实际情况的焊性试验研究方案,保证了Q460E-Z35钢材的焊接性试验研究获得成功。
4.1焊接应用技术理论分析
根据焊接应用技术理论、结合实际,对Q460E-Z35钢焊接难易程度作出了分析和判断,估计焊接过程中可能出现的技术问题,从而找出问题的-因、产生机理,制定相应的工艺措施,保证焊接性试验研究工作的顺利进行。
建筑钢结构焊接缺陷以裂纹的危害最大,钢材焊接性试验研究首先考虑的问题是防止裂纹的产生。
裂纹产生的-因很多,在焊接性试验研究的过程中首先应考虑钢材本身的抗裂能力,而材料的抗裂能力通常用间接试验研究的方法进行。
按材料合金元素及其含量间接评估合金结构钢的焊接性是最常用的分析方法,比如:
“碳当量法”“裂纹敏感系(指)数法”等。
此外也可以利用合金相图,或焊接CCT图进行分析。
合金相图可以判断热裂倾向,焊接CCT图估计有无冷裂纹的危险和焊后接头的大致冷裂倾向(硬度值)比较方便、可靠。
对于等强度设计的焊接接头,必须以钢材(母材)的本身性能为依据,分别考查焊缝金属和HAZ在焊接热循环的作用下可能引起哪些不利于使用性能的变化。
也可以应用已经建立的焊接CCT图来预测和判断焊缝或HAZ以及熔合线附近组织与性能的变化。
为了提高焊接接头的质量,消除焊接接头裂纹,研究焊缝及HAZ中的组织变化以及组织变化与性能关系,一直是焊接工作者的重要研究课题。
由于HAZ区域小,焊接热循环加热温度高、时间短、变化快,因而试验中直接测定HAZ或焊缝的相变过程是一件困难的工作。
另外,焊接相变动力学和焊接相变规律的研究,在试验方法及设备上都还存在困难。
但是,自从开展模拟焊接热循环的研究工作以来,尤其是具有大型精密的试验设备之后,上述技术问题得到了一定程度的解决,因而促进了焊接CCT图研究工作的迅速发展。
在国外,应用模拟热循环的方法测定焊接CCT图已经达到比较完善的程度。
各大型研究院、所都相继自制成大型全自动快速膨胀仪,在焊接CCT图的测试水平上有很大的提高,对焊接相变过程、相变组织与焊接工艺之间的关系有了更深刻的认识。
为选择焊接材料、制定最佳焊接工艺、消除焊接裂纹、制定焊接热处理规范等均有重大的实际意义。
尤其是为焊接工艺的改进提供了较为全面的基础数据,把焊接工艺的确定,从试验室定性摸索提高到数据定量分析阶段。
对Q460E-Z35钢,在焊接性试验研究的理论分析时首先应考虑防止出现冷裂纹、热裂纹、再热裂纹、层状撕裂、HAZ脆化等技术问题。
重点要防止冷裂纹的出现,焊接CCT图应当是比较有效的技术之一。
4.2焊接性试验研究
焊接应用技术理论分析是以理论分析和实践经验为依据进行的,分析的结果难免同工程实际有出入。
因此,对于一些重大工程,一般都应在以焊接性试验研究理论分析的基础上有针对性地作一些试验研究,并加以验证。
特别对于一些新钢种,比如Q420、Q460E-Z35,更应通过较全面的试验研究以获取有指导价值的第一手资料,对试验研究的钢材作出准确的评价。
同时也为焊接工艺的制定提供可靠的技术依据,这项工作应当由供应商和科研单位进行。
5Q460E-Z35焊接性试验研究方案
5.1研究技术路线
(1)调查研究、搜集整理国内外对Q460E-Z35厚板的研究成果资料及工程实际应用情况,跟踪本课题技术领域国内外发展的动向,确保本项目研究的先进性和实用性。
(2)利用国内舞阳钢铁有限公司现有设备,通过成分设计和工艺控制措施,试生产出能够满足国家体育场钢结构工程用钢需求的Q460E-Z35级钢材。
(3)通过热切割、热矫正、焊接性试验和刚性接头试验等系列试验,对试生产的Q460E-Z35级钢材的焊接性进行系统研究,总结出一套适合Q460E-Z35厚板的热切割、热矫正以及焊接技术,为国家体育场钢结构工程Q460E-Z35厚板的热切割、热矫正以及焊接提供指导性意见。
(4)结合焊接性的研究成果,通过一系列焊接工艺评定试验,总结出一套适用于国家体育场钢结构工程Q460E-Z35厚板的焊接工艺参数,以指导国家体育场钢结构工程Q460E-Z35厚板焊接施工。
5.2主要研究内容
(1)主要研究内容包括:
Q460E-Z35热切割试验;Q460E-Z35热矫正试验;Q460E-Z35焊接冷裂纹敏感性试验;Q460E-Z35刚性接头试验。
(2)Q460E-Z35厚板焊接工艺评定试验。
依据Q460E-Z35厚板热加工和焊接性试验研究的成果,结合国家体育场钢结构工程实际情况,通过系列的焊接工艺评定试验总结出满足Q460E-Z35厚板焊接的成套工艺参数。
主要工作内容包括:
Q460E-Z35+Q460E焊接工艺评定试验;Q460E-Z35+Q345GJD焊接工艺评定试验;Q460E-Z35+GS-20Mn5V(铸钢)焊接工艺评定试验。
Q460E-Z35钢焊接性试验具体技术路线如图2所示。
图2Q460E-Z35焊接性实验技术路线
5.3钢材焊接性试验和防止焊接冷裂纹焊接参数的确定
由于国内钢厂尚不具备控轧控冷工艺生产厚100/110mm低碳当量高强度钢的能力,而Q460E-Z35正火钢的碳当量最高达0.48%,在建筑钢结构工程中从未应用,其焊接性特别是焊接冷裂纹敏感性评价将直接决定这种国产钢材能否批量生产并应用于国家体育场工程。
而且国家体育场工程工期紧迫,批量生产的钢材在施工应用中不允许出现焊接技术和质量上的反复,因此要求试验结果与评价绝对准确可靠。
国内外对低合金钢的焊接性评定和焊接参数的确定(t8/5、热输入、预热温度等)方法多种多样,理论计算公式不尽相同,且计算结果与施工实际经验有较大差距,各种焊接性试验方法的评定结果也有较大差异。
如何在短时间内得出准确可靠的评定结论,为设计选用和钢材订货提供决策依据,在实验研究方法的选择上也是难题。
本次试验测试了Q460E-Z35厚板模拟焊接条件下连续冷却组织转变曲线图,根据其最佳t8/5,可计算最低预热温度,或以一定预热温度推算线能量,仅作为参考。
主要采用热影响区最高硬度试验、焊接冷裂纹插销试验和斜Y坡口焊接裂纹试验三种国家标准试验方法对Q460E-Z35钢的焊接冷裂纹敏感性进行试验研究和评定,总共进行了34组试验。
理论公式计算方法仅供比较不作为主要依据。
Q460E-Z35钢焊缝要求-40℃冲击韧性AKV≥34J(设计要求热影响区不小于27J),之前由于该钢种在建筑钢结构中尚未使用,且焊接方法种类多(手工焊、气保焊、埋弧焊),焊接操作位置包括平、横、立、仰,在满足低温冲击韧性要求的焊接材料选配以及焊接工艺参数的选用上均有相当难度且工作量大。
试验组调查了国内一流焊材生产厂,以强韧性、低氢兼顾匹配-则,先后选择了2种焊条,5种气保焊实心焊丝,4种药芯焊丝,2种自保护焊丝,4种埋弧焊丝与4种碱度(1.7、2.0、2.2、3.1)的焊剂进行熔敷金属性能初选,最后选了1种焊条,2种气保焊实心焊丝,2种药芯焊丝(含Ni),2种埋弧焊丝(含Ni、Ti、B),2种焊剂(碱度1.7、3.1)进行了对接接头焊接工艺试验。
在操作手法上,立焊时严格控制焊枪摆动幅度,CO2焊控制在20mm范围内,手工电弧焊控制在3d(d为焊条直径)范围内,焊枪的倾角的限制为±30°;横(H)、平(F)、仰(O)焊位禁止摆动焊接,单道焊缝厚度要求控制在5~6mm以内,以保证焊缝和热影响区的冷弯和冲击性能。
6Q460E-Z35钢焊接性试验研究结果
6.1钢材的复验
试验用钢板为舞阳钢厂生产,其化学成分和力学性能如表1~表3所示。
6.2焊接材料选择-则
焊缝强度匹配系数是表明焊接接头力学非均质性的参数之一。
当焊缝强度与母材强度之比大于1,称为超强匹配;等于1,称为等强匹配;小于1(最低0.86),称为低强匹配。
对建筑钢结构工程,多采用等强或超强匹配。
但是,近年来美、日等国从防止焊接冷裂纹角度考虑,对低强匹配焊接接头的组织性能进行大量研究。
采用低强匹配焊材使焊接裂纹显著减小的经验在美、日等国得到大量采用,但主要是对于承受压应力的焊缝。
而对于承受拉应力的焊缝,这方面的研究结果目前分歧还很大。
根据以往工程实践,本次试验在焊材选择时考虑采用强韧性、低氢兼顾匹配-则。
手工焊条采用超强匹配,药芯焊丝和实芯焊丝CO2气体保护焊采用等强匹配。
根据设计对焊接接头的要求,考虑抗拉强度、塑性、韧性各项综合性能,提出了匹配焊接材料的性能要求,并以下述型号(牌号)的焊丝和焊条的实际试验结果作为选用依据。
试验采用的焊接材料各项力学性能及熔敷金属扩散氢分别列于表4、表5、表6。
6.3焊接冷裂纹敏感性试验
6.3.1碳当量
采用国际焊接学会(IIW)推荐的钢碳当量公式计算
Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15(单位:
%)
碳当量越高则淬硬和冷裂倾向越大,焊接性就越差。
按照表1中试验钢板的成分(实际复验值)用以上公式计算的结果Ceq=0.470%>0.4%。
因此,Q460E-Z35有焊接冷裂纹的倾向,在焊接时应采取适当的预热措施。
6.3.2焊接连续冷却组织转变图
连续冷却组织转变图(CCT图)可以比较方便地预测焊接热影响区的组织性能和硬度,从而可以预测钢材在一定焊接条件下的淬硬倾向和产生冷裂纹的可能性,同时也可以作为调节焊接线能量、改进焊接工艺的依据。
据焊接热模拟试验结果,Q460E-Z35钢的连续冷却组织转变(CCT)如图3和表7所示.
6.3.3热影响区最高硬度试验
焊接热影响区(HAZ)最高硬度试验主要以测定焊接热影响区的淬硬倾向来评定钢材的冷裂敏感性。
试验按照《焊接热影响区最高硬度试验方法》(GB4675.5-84)的规定进行,将厚110mm的钢板经机械加工成厚20mm的试件,并保留一个-轧制面进行试验。
根据实际施工的要求,试验分别采用了焊条电弧焊和CO2气体保护焊两种焊接方法,具体焊接条件如下。
(1)焊条电弧焊。
采用CHE557焊条,直径Φ4.0mm、Φ3.2mm;奥太逆变ZX7-400STG焊机;焊接工艺参数见表8。
(2)CO2气体保护焊。
采用TM60和YWE-81K2焊丝,直径Φ1.2mm;奥太逆变NBC-350焊机;普莱克斯CO2保护气体(CO2≥99.9%、H2O≤50×10-6),流量25L/min;焊接工艺参数见表8。
(3)预热条件。
a冷却曲线b组织图c硬度图
图3Q460E-Z35钢的SH-CCT图
采用热处理炉整体预热方式,为保证试件温度的均匀性,当炉温达到要求温度后至少保温0.5h。
采用热处理炉后热,达到规定的后热时间后采用岩棉包裹试件,经15.5h后拆开包裹,实测试件温度为125℃。
共进行了21组试验,不同焊接方法、材料种类规格所对应的预热温度及试件编号如表9所示。
采用维氏硬度计测试硬度,施加荷载为10kg,测点位置如图4所示,图中“O”点是测定线与熔合线的切点,“O”点右侧为正,左侧为负。
两测点之间的距离为0.5mm,最高硬度试验曲线如图5所示。
常规焊接热输入常温下施焊试件(1、6、11、16号试件)近热影响区最高硬度超过规程上限值(350),模拟定位焊热输入试件(21号试件)热影响区的最高硬度HV10达到了433。
当预热温度至少150℃后(2、7、12、17号试件)热影响区最高硬度HV10下降至350以下(最高值HV10=333)。
6.3.4斜Y坡口焊接裂纹试验
斜Y坡口焊接裂纹试验(小铁研)主要是评定焊接热影响区及焊缝金属产生冷裂纹的倾向性。
试验按GB4975.1-84《斜Y坡口焊接裂纹实验方法》的规定进行。
(1)常温斜Y坡口焊接裂纹试验。
试件板厚110mm。
试验条件如下。
a.SMAW。
采用CHE557焊条,直径Φ4.0mm;奥太逆变ZX7-400STG焊机。
b.GMAW、FCAW-G。
采用TM60、TWE-81K2焊丝,直径Φ1.2mm;奥太逆变NBC-350焊机;普莱克斯CO2保护气体(CO2≥99.9%、H2O≤50×10-6),流量25L/min。
c.装配要求。
试件坡口间隙2mm±0.2mm,见图6。
d.预热条件。
根据钢材最高硬度试验实验结果,第一批试验的预热温度为150℃、200℃、250℃三组,同时,在CO2气体保护250℃预热条件下加250℃×2.5h后热试件一组。
采用热处理炉整体预热方式,为保证试件温度的均匀性,当炉温达到要求温度后至少保温2h。
e.检查要求。
试验焊缝结束,经48h后,进行表面裂纹检查,每块均经发蓝处理后进行解剖观察断面裂纹状况。
焊接参数及试验结果如表10~表12所示。
a1#~5#试件b6#~10#试件
c11#~15#试件d16#~21#试件
图5最高硬度试验曲线
图6斜Y坡口试验试件形状和尺寸
从试验结果可以看出,各种试验方法绝大部分试验焊缝中心及热影响区未出现裂纹,其他短裂纹均出现在收弧弧坑处或焊缝中段。
弧坑处裂纹主要是由于CO2气保焊保护罩直径较大,只能在坡口底部起弧、熄弧,无法将收弧焊缝按标准试验方法的要求引到坡口面上导致的。
考虑到实际施焊的预热条件,为了使试验条件更接近于实际施工并确保试验结果的可靠性,在第一批试验的基础上,增加了一组试验,该组试验预热条件改为火焰加热,其他焊接条件均与第一组相同,具体规定为:
采用火焰加热预热方式,以正面加热为主,侧面加热为辅。
焊条电弧焊预热温度为100℃、150℃,CO2气体保护焊预热温度为150℃,当焊接正面坡口达到预热温度时,测量板厚方向中部及背面温度并记录温度差异,以便分析试验结果并对实际施工的预热提供依据。
焊接参数及试验结果如表13~表15所示。
从以上斜Y坡口抗裂试验结果看出,该钢材在所选用的焊材匹配时,不产生裂纹的最低预热温度为150℃,且必须在厚度方向均衡达到预热温度。
(2)不同板厚的斜再坡口焊接裂纹试验。
为了探讨钢板厚度对斜Y坡口焊接裂纹试验结果的影响,分别采用不同厚度的钢板进行了对比试验,试验条件与焊条电弧焊试验相同。
试验结果如表16所示。
从以上斜Y坡口裂纹试验结果可以看出,不同板厚不产生裂纹的最低预热温度均为150℃。
6.4焊接冷裂纹插销试验
6.4.1试验条件
试验材料:
Q460E-Z35(国产);焊接材料:
CHE557(Φ4mm);试验标准:
插销冷裂纹试验GB9446-88《焊接用插销冷裂纹试验方法》;试验温度:
150℃、200℃、250℃;试验准则:
断裂准则。
6.4.2试样制取插销的外形和尺寸如图7所示。
图7插销形状和尺寸
底板选用Q235-A普通碳素结构钢,底板尺寸为300mm×200mm×20mm。
底板钻孔数小于等于4,位置处于底板纵向中心线上,孔的间距为33mm。
插销试样和底板的制备严格按照GB9446-88的要求进行。
6.4.3焊接
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