抽蓄機組高強鋼板焊接接頭的斷裂韌性研究

賈朋剛，盧從義，霍 巖，文道維，劉玉鑫

(1. 哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱 150040；2. 哈爾濱電氣集團有限公司，黑龍江哈爾濱 150028)

0 引言

高水頭抽水蓄能機組的鋼岔管等部件需要采用高強度等級鋼板。不同強度等級的鋼板在焊接加工及使用過程中，不可避免存在各種裂紋缺陷，這些缺陷在外力和環境作用下可能會發生擴展，缺陷的尺寸以及缺陷在構件中的擴展規律是機組安全運行的決定因素[1-2]。斷裂韌性是反映材料抵抗裂紋失穩擴展能力的性能指標，是工程中構件安全設計的重要依據[3]。然而，退火處理的抽蓄機組高強鋼板焊接接頭的斷裂韌性在已公開的資料中查詢不到，因此在進行焊縫缺陷斷裂力學分析時，只能參考其他相近材料的斷裂韌性參數，結果的準確性有待商榷[4]。因此，需要研究不同強度等級鋼板焊接接頭的斷裂韌性。本文為了分析不同強度等級鋼板焊接接頭的斷裂韌性，以退火處理的S500Q焊接接頭和B780CF焊接接頭為研究對象，對比研究焊接接頭不同區域的斷裂韌性。相關實驗結果可為抽蓄機組高強鋼板焊接部件的缺陷斷裂力學分析與壽命計算提供重要依據。

1 試驗材料與參數

1.1 試驗材料

試驗材料分別選用不同強度等級的具有高塑韌性、優良焊接性及抗層狀撕裂特性的調質鋼板S500Q和B780CF，規格30 mm×200 mm×300 mm。焊接材料選用ER90S-G和ER110S-G，規格φ1.2 mm，其化學成分見表1，力學性能見表2。

表1 試驗材料化學成分 (單位：%)

表2 試驗材料力學性能

1.2 焊接接頭與焊后熱處理

S500Q焊接接頭制備采用熔化極氣體保護焊(GMAW)，焊材為ER90S-G，保護氣體為80%Ar+20%CO2富氬混合氣體，采用平焊位置焊接，焊接工藝參數見表3?！?br>