一種異種鋼焊接冷裂敏感性預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及焊接冷裂紋敏感性測定【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種異種鋼焊接冷裂敏感性預(yù)測方法，第一部分是通過系列試驗測得兩種鋼材焊接時熱影響區(qū)（HAZ）的硬度值，得到HAZ產(chǎn)生冷裂紋的硬度臨界值Hmax（cr），然后通過正交試驗，結(jié)合預(yù)熱溫度、焊接熱輸入、板厚等影響因素，得到HAZ的最高硬度Hmax預(yù)測公式。第二部分是通過此預(yù)測公式，將預(yù)熱溫度、焊接熱輸入、板厚等參數(shù)代入預(yù)測公式，得到此焊接工藝條件下HAZ最高硬度Hmax的預(yù)測值，而后對冷裂敏感性進行判斷。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有可對異種鋼焊接冷裂敏感性進行預(yù)測的優(yōu)點，且預(yù)測結(jié)果較為準確。通過該方法，可對異種鋼焊接時焊接工藝的優(yōu)化提供可靠的依據(jù)。
【專利說明】一種異種鋼焊接冷裂敏感性預(yù)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接冷裂紋敏感性預(yù)測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種異種鋼焊接冷裂敏感性預(yù)測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，評定鋼種冷裂紋傾向常采用焊接熱影響區(qū)最高硬度測定、斜Y型坡口焊接裂紋試驗、插銷試驗方法。但目前所有的技術(shù)大都是針對同種鋼材的冷裂敏感性試驗方法，國內(nèi)尚無對異種鋼焊接冷裂敏感性進行預(yù)測的有效的試驗方法。而實際焊接生產(chǎn)中，常常會遇到異種鋼的焊接出現(xiàn)冷裂紋，由于冷裂紋的存在對焊接構(gòu)件的安全服役具有嚴重的威脅，可能會造成構(gòu)件在使用過程中出現(xiàn)斷裂等災(zāi)難性事故的發(fā)生。為了預(yù)防異種鋼焊接接頭中冷裂紋的產(chǎn)生，往往采用優(yōu)化焊接工藝參數(shù)的方法。而優(yōu)化焊接工藝參數(shù)的前提是對現(xiàn)有焊接工藝參數(shù)的合理性進行評價，檢驗該焊接條件下接頭是否具有裂紋傾向。但現(xiàn)有技術(shù)中尚無對異種鋼焊接冷裂紋敏感性進行評價的判據(jù)，因此對異種鋼焊接接頭的冷裂傾向進行判定較為困難。熱影響區(qū)硬度是評價鋼材冷裂紋敏感性的一個重要依據(jù)，組織的硬度越高，脆性越大，冷裂敏感性越高。因此對異種鋼焊接接頭熱影響區(qū)的硬度進行預(yù)測，有利于評價焊接冷裂紋敏感性和整個焊接接頭的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種異種鋼焊接熱影響區(qū)最高硬度測定冷裂紋敏感性試驗方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對異種鋼焊接冷裂敏感性的預(yù)測，通過該方法可對異種鋼焊接工藝的優(yōu)化提供可靠的依據(jù)。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]1、試驗部分
[0006]步驟一，通過焊接試驗測定異種鋼焊接HAZ產(chǎn)生冷裂紋的最高硬度臨界值Hmax (cr):
[0007]如圖1兩種鋼材焊接時,金屬一和金屬二規(guī)格為40mmX 120mm對接,板厚20mm(板厚小于20_無需加工)。焊條可選與金屬一或者金屬二相匹配的焊條(高匹配或者低匹配焊條)，也可選等級在金屬一和金屬二之間的焊條(中匹配焊條)。采用不同的焊接工藝參數(shù)焊接多組試樣，試件焊后在靜止的空氣中自然冷卻，且不進行任何熱處理。焊后待冷卻12h以上后取測量硬度的試樣，在室溫下，采用機械加工方法垂直切割焊縫的中部，然后在此斷面上取硬度的測量試樣，并且切割時必須邊冷卻邊加工，以免焊接熱影響區(qū)的硬度因斷面溫度的升高而降低。硬度測量試樣的檢測面經(jīng)研磨后，再加以腐蝕。然后如圖2所示，劃一條既與熔合線底部相切，又平行于試板表面的直線，在此直線上每隔0.5mm進行室溫下載荷為IOkg的維氏硬度的測定，切點及其兩側(cè)各7個以上的點作為硬度的測定點。結(jié)合顯微觀察試樣表面，將出現(xiàn)裂紋時的最高硬度值統(tǒng)計出來，則此一系列數(shù)值中的最小的ILx即為產(chǎn)生冷裂紋的硬度臨界值。
[0008]步驟二，通過正交試驗得到HAZ最高硬度Hmax預(yù)測公式:[0009]將HAZ最高硬度Hmax作為指標，預(yù)熱溫度Ttl、熱輸入E、板厚h作為試驗因子，通過選取合適的水平進行焊接和熱響區(qū)硬度測試，最后利用Matlab軟件進行回歸分析，最終得到HAZ最高硬度預(yù)測公式。
[001 O] Hmax (cr) 一 a0+a1X1+a2X2+a3^3+a4^12+a5^13+a6^23+a7^123
[0011]其中，Hmax (cr)—臨界斷裂最高硬度；Xi—預(yù)熱溫度Ttl ；X2—熱輸入E ；X3—板厚h ；X12—T0與E交互作用；X13—T0與h交互作用；X23—E與h交互作用；X123—TQ、E、h三者交互作用叫至a7—各項系數(shù)。
[0012]2、預(yù)測部分
[0013]基于上述試驗部分推出的預(yù)測公式，可進行不同焊接工藝參數(shù)下的HAZ最高硬度的預(yù)測進而判斷異種鋼焊接時的冷裂傾向。只需根據(jù)給定的焊接工藝參數(shù)(預(yù)熱溫度Ttl、熱輸入E、板厚h)，即可根據(jù)公式算出此焊接工藝條件下HAZ的最高硬度值Hmax,并將其與HAZ產(chǎn)生冷裂紋的硬度臨界值Hmax (ra)作比較。若Hmax小于Hmax (ra)，則此時的焊接工藝參數(shù)條件下不會出現(xiàn)焊接冷裂紋。若Hmax大于Hmax (cr),則表明冷裂敏感性較大，此焊接工藝條件下會產(chǎn)生冷裂紋，可知此時的焊接工藝參數(shù)并不合適。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的焊接試驗試樣組裝示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明的HAZ硬度測定圖。
【具體實施方式】
[0016]以下具體實施例對本 發(fā)明作具體的介紹。
[0017]本實施例中使用的焊接材料為:母材為X80與X70。
[0018]焊條:Pipelinerl9PAffS A5.5-96
[0019]實心焊絲:ZH-100AWSA5.28ER100S
[0020]保護氣體:80% Ar+20% CO2，熱效率約為0.75。
[0021]使用的焊接設(shè)備為:
[0022]GMAff 焊機:PANA-AUT0 KR II 200NBC-2000TSM1
[0023]SMAff 焊機:ZX7-400B (PE2-400)。
[0024]根據(jù)表1所述焊接工藝參數(shù)按照上述試驗法對X80和X70鋼焊接接頭熱影響區(qū)的最高硬度進行測量，結(jié)果見表1。
[0025]通過試驗法得到X80管線鋼HAZ產(chǎn)生冷裂紋的硬度臨界值^iax (cr)為HV=275，X70管線鋼HAZ產(chǎn)生冷裂紋的硬度臨界值Hmax (&為HV=245。
[0026]表1
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種異種鋼焊接冷裂敏感性預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一，通過焊接試驗測定異種鋼焊接產(chǎn)生冷裂紋的HAZ最高硬度臨界值Hmax (cr): 金屬一和金屬二對接，焊條選用與金屬一或者金屬二相匹配的焊條，即高匹配或者低匹配焊條，或選用金屬一和金屬二之間的焊條，即中匹配焊條；采用不同的焊接工藝參數(shù)焊接多組試樣，焊后在靜止的空氣中自然冷卻；冷卻至少12h后取測量硬度的試樣，在室溫下，采用機械加工方法垂直切割焊縫的中部，切割時邊冷卻邊加工，然后在此斷面上取硬度的測量試樣；硬度測量試樣的檢測面經(jīng)研磨后，再加以腐蝕，然后在既與熔合線底部相切，又平行于試板表面處畫一條直線，在此直線上每隔0.5mm進行室溫下載荷為IOkg的維氏硬度的測定，切點及其兩側(cè)各7個以上的點作為硬度的測定點；結(jié)合顯微觀察試樣表面，將出現(xiàn)裂紋時的最高硬度值統(tǒng)計出來，則此一系列數(shù)值中的最小的ILx即為產(chǎn)生冷裂紋的硬度臨界值； 步驟二，通過正交試驗得到HAZ最高硬度Hmax預(yù)測公式: 將HAZ最高硬度Hmax作為指標，預(yù)熱溫度Ttl、熱輸入E、板厚h作為試驗因子，通過選取合適的水平進行焊接和熱響區(qū)硬度測試，最后利用Matlab軟件進行回歸分析，最終得到HAZ最高硬度預(yù)測公式:
Hmax(cr) — a0+a1-^l+a2^2+a3-^3+a4-^12+a5-^13+a6^23+a7-^123 其中，Hmax (cr)— 臨界斷裂最高硬度A1—預(yù)熱溫度Ttl ；X2—熱輸入E ；X3—板厚h ；X12—T0與E交互作用；X13—TO與h交互作用；X23—E與h交互作用；X123—T0,E、h三者交互作用叫至a7-各項系數(shù)； 步驟三，根據(jù)預(yù)測公式進行不同焊接工藝參數(shù)下的HAZ最高硬度的預(yù)測進而判斷異種鋼焊接時的冷裂傾向: 根據(jù)給定的焊接工藝參數(shù)預(yù)熱溫度T0、熱輸入E、板厚h，采用步驟二推出的預(yù)測公式算出此焊接工藝條件下HAZ的最高硬度值Hmax,并將其與HAZ產(chǎn)生冷裂紋的硬度臨界值Hmax(cr)作比較，若Hmax小于Hmax (cr),則此時的焊接工藝參數(shù)條件下不會出現(xiàn)焊接冷裂紋，若Hmax大于Hmax (?)，則表明冷裂敏感性較大，此焊接工藝條件下會產(chǎn)生冷裂紋。
【文檔編號】B23K31/12GK103586593SQ201310529159
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】嚴春妍, 史志丹, 祁帥, 趙建華 申請人:河海大學(xué)常州校區(qū)