大跨度橋梁用鋼WNQ570的手工焊接性能試驗研究

李世紅，牛全峰

（恩施職業技術學院電氣與機械工程系，湖北恩施445000）

在橋梁建造中，手工焊接是現場的焊縫點固及結構焊接采用的主要焊接方法之一，要求手工焊接接頭必須具有優良的性能，滿足橋梁建設用鋼材結構的力學性能要求，這就需要事先對焊材與母材的匹配進行手工焊接性能試驗驗證。

本研究主要對武鋼新開發的大跨度橋梁用鋼WNQ570的2種交貨狀態下3種規格鋼板進行手工焊對接性能試驗，驗證WNQ570鋼匹配CJ607Q橋梁鋼專用焊條的力學性能。

1 焊接材料及焊接參數

試驗中采用中船重工武漢鐵錨焊接材料股份有限公司專門為橋梁用WNQ570鋼匹配生產的CJ607Q專用焊條，直徑4 mm，焊接坡口為X形對稱坡口，坡口角度60°，鈍邊尺寸2 mm。試板規格及焊接試驗參數見表1。

表1 試板規格及焊接試驗參數

2 焊接試驗結果

2.1 力學性能試驗

表2和表3為不同交貨狀態下鋼板手工焊接接頭力學性能試驗結果。

表2和表3試驗結果表明，接頭拉伸性能和冷彎性能優良。縱向焊接接頭-40℃平均沖擊功為：焊縫110～142 J，熔合線105～223 J，熱影響區130～222 J。拉伸性能和沖擊性能均達到橋梁建造要求。

表2 TMCP+回火狀態鋼板焊接接頭力學性能試驗結果

表3 調質處理狀態鋼板焊接接頭力學性能試驗結果

2.2 硬度試驗

對WNQ570鋼2種交貨狀態下3種規格鋼板手工焊接接頭進行了硬度檢測，結果如圖1～圖3所示。

圖1 1#試板焊接接頭硬度試驗結果

從圖1～圖3試驗結果可以看出，采用橋梁鋼專用焊條CJ607Q匹配WNQ570鋼焊接，焊縫表層與中心全斷面焊縫HV10硬度均小于240。符合橋梁建設焊接硬度要求（不高于250）。

圖2 83#試板焊接接頭硬度試驗結果

圖3 84#試板焊接接頭硬度試驗結果

2.3 金相組織

對WNQ570鋼手工焊接頭微觀組織形貌進行了觀察，如圖4所示。從圖4可以看出，采用CJ607Q焊條匹配WNQ570鋼2種交貨狀態下3種規格的鋼板，其焊縫組織均為先共析F+晶內針狀F，過熱區組織主要為B組織。焊縫無未熔透、夾渣、氣孔等缺陷，因此，采用的焊接工藝合理。

圖4 CJ607Q匹配WNQ570鋼焊接接頭微觀組織形貌

2.4 時效性能試驗

按照GB/T 2655-1989《焊接接頭應變時效敏感性試驗方法》進行應變時效試驗，時效處理條件及沖擊試驗結果見表4。

表4試驗結果表明，2種交貨狀態下手工焊接頭具有優良的時效性能，接頭3區具有較低的時效敏感系數。

表4 焊接接頭應變時效處理條件及沖擊試驗結果

2.5 系列溫度沖擊試驗

手工焊接頭3區系列沖擊試驗結果如圖5和圖6所示。從圖5和圖6可以看出，5#和84#試板焊接接頭3區1/2上平臺能轉變溫度（VTE）低于-40℃。

圖5 5#試板焊接接頭沖擊試驗結果

圖6 84#試板焊接接頭沖擊試驗結果

3 結論

（1）橋梁鋼專用焊條CJ607Q匹配WNQ 570橋梁鋼2種交貨狀態下3種規格鋼板試驗結果表明，接頭拉伸性能和冷彎性能優良；-40℃縱向對接接頭平均沖擊功為：焊縫110～142 J，熔合線105～223 J， 熱影響區 130～222 J， 沖擊性能優良。

（2）焊接接頭過熱區主要為貝氏體組織，焊縫金屬主要為細小的針狀鐵素體組織，焊縫具有優良的低溫沖擊韌性。焊縫表層與中心全斷面HV10均小于250，接頭3區具有較低的時效敏感系數及較高的低溫沖擊韌性。

（3）采用橋梁鋼專用焊條CJ607Q匹配橋梁鋼WNQ570進行手工焊接，拉伸、沖擊性能及焊接接頭各區硬度均達到橋梁建造用鋼力學性能要求。

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