焊接參數對高強鋼焊接接頭疲勞壽命的影響

毛為乙 黃江華 太平

1.概述

現代高層建筑對混凝土泵車臂架長度要求越來越高，臂架材料強度級別不斷升高，現已達到1000MPa級，在生產中必須采用最優越的焊接參數，才能保證高強鋼焊接接頭 更高的疲勞壽命。因此，研究焊接參數對高強鋼WELDOX960E焊接接頭疲勞壽命的影響，對焊接工藝優化和提升產品壽命具有十分重要的意義。

2.試驗準備

根據ISO15614-1規定，從WELDOX960E鋼（10mm）上取8件對接接頭試板，試板化學成分如表1所示。試板按圖1開坡口后分別按表2焊接參數采用氣保焊方法焊接，焊縫質量符合ISO5817的B級規定。探傷合格的試板按GB2649規定加工光滑試樣，4種試板各取6件試樣。

3.試驗與分析

（1）疲勞壽命曲線 試樣在MTS試驗機上進行疲勞試驗，應力比R=-1，頻率5Hz，在室溫下軸向拉伸循環加載至試樣斷裂，記錄循環加載次數。

4種試板24件試樣的疲勞斷裂位置都在焊縫熱影響區；將疲勞試驗數據用疲勞壽命經驗冪函數擬合成S-N疲勞壽命曲線，如圖2所示。從S-N疲勞壽命曲線可以看出，4種試板在同樣應力水平情況下的疲勞壽命排序如下：1#試板最高、2#試板第二、3#試樣第三、4#試樣最低，即隨著焊接熱輸入的增加，試板的疲勞壽命有降低的趨勢。

表1 WELDOX960E鋼的化學成分（質量分數） （%）

表2 試板焊接參數

圖1 接頭形式

圖2 S-N疲勞壽命曲線

4.結語

高強鋼WELDOX960E的材料供貨狀態為調質狀態，受焊接高溫影響，接頭熱影響區出現軟化，焊接熱輸入越高其軟化程度越嚴重，試樣疲勞壽命越低，是疲勞試樣在熱影響區斷裂的主要原因。因此，優化焊接參數，不僅可以提升高強鋼結構件的疲勞壽命，而且能夠提升產品競爭力。20140818