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1、焊接电流对焊缝及热影响区性能影响的研究总结一、焊接试验研究的意义我公司对生产中常用的电弧焊接方法 （焊条电弧焊、 埋弧焊和气体保护电弧焊），近几年在第三方中国船级社CCS、美国船级社ABS 和挪威船级社 DNV 的确认下，进行焊接工艺评定试验，获得合格的试验结果（PQR）,编制常用钢材Q235钢和Q345钢的焊接工艺规程（ WPS） 。通过焊接工艺评定试验，确定的焊接工艺规范在生产中应用，可以保证焊接接头的力学性能合格。但总的来说， 通过焊接工艺评定试验， 确定的焊接规范其焊接电流偏小。 在实际生产中焊工普遍使用较大的焊接规范， 即较大的焊接电流和较慢的焊接速度， 并减少焊道数。 为此在产品制
2、造中用户派来的监理经常提出意见， 要求焊工控制焊接规范， 执行根据焊接工艺评定的试验结果，编制的焊接工艺规程，这是无可非议的。为了探讨焊接电流对焊缝及热影响区性能的影响，从2001 年 9月开始进行焊接电流对焊缝及热影响区性能影响的研究， 在焊接试片时采用较大的焊接电流， 然后进行力学性能试验， 了解采用较大的焊接电流， 对焊缝及热影响区性能影响的情况， 现将试验的结果进行总结。二焊接试验研究的情况在实际焊接生产中， 特别是埋弧焊的焊接规范明显偏大。 在焊接工艺规程中规定，Q235钢和Q345钢的埋弧焊，一般使用中4mm的 焊丝，焊接电流为500600A,焊接速度为3446 cm/min,采用
3、多层 多道焊，这样，熔敷系数较低，增加焊接的道数，生产效率较低。这次在埋弧焊试验中，材质为 Q345- B钢，板厚20mm,开单面V形 坡口，坡口角度为45 ,无钝边和间隙，使用 H08A4mm的焊丝 和HJ431焊剂，采用焊工常用的较大焊接电流为 650700A,比规定提 高100A,将原来的多层多道焊改为多层单道焊；同样厚度的焊接接头， 其焊道数由 7道降为5道（见图1）；焊接电压由 32V 提高到 4042V,提高了和生产效率。 但增加了焊接接头的热输入量， 可能会影响焊缝及热影响区的性能。试片焊接时，为防止烧穿，第1道焊缝为混合气体 保护焊，焊接日期为2001年11月6日，层间温度为1
4、20150C。41V图1焊接试片的试验结果如下：1、化学成分的结果见表1。 报告日期为2001年11月11日表1委托编号化验 编R材料规格化 学 成 分（）CSiMnPSHP2001-S-11275焊缝埋弧焊HP2001-S-11276母材Q345-B2、X射线探伤检查结果见表2。报告日期为2001年11月7日表2焊缝编号等级结果板厚（mm）HP2001-S-1I合格203、力学性能试验结果报告日期为2001年12月12日焊接接头拉力试验的结果见表 3。试样编号尺寸（mm）破断拉力（KN）抗拉强度（MPa）备注HP2001-S-1X252513焊缝断HP2001-S-1X254517焊缝断弯曲
5、试验的结果见表4表4试样编号尺寸(mm)弯心直径（mm）弯曲角度HP2001-S-1X 10侧弯51180合格HP2001-S-1X 10侧弯51180合格HP2001-S-1X 10侧弯51180合格HP2001-S-1X 10侧弯51180合格冲击试验的结果见表5表5试样编号试验温度冲击试验（AKV、J）备注1常温948887焊缝中心2常温899498熔合线3常温767090熔合线外3mm对埋弧焊的试验结果进行分析，可以认定采用较大的焊接电流焊 接Q345-B钢，其焊缝和热影响区的性能无大的影响，仍然合格。对焊条电弧焊的小4mm, J422焊条进行试验，在焊接工艺规程 中规定，平焊的焊接电
6、流为160210A。这次在焊条电弧焊试验中， 材质为Q235-B钢，板厚16mm,开单面V形坡口，坡口角度为 45 ,无钝边、无间隙焊接（见图2）。试片在平焊位置焊接，焊接日 期为2001年11月14日，层间温度140155C ,焊接电流220230A6 I6 一 .45;32吃 7i图2焊接试片的试验结果如下：1、化学成分的结果见表6。报告日期为2001年11月16日表6委托编号化验编号材料规格化学成分()CSiMnPSHS2001-m-11290焊缝焊条电弧焊HS2001-m-11291母材Q235-B2、X射线探伤检查结果见表7。报告日期为2001年11月15日表7焊缝编号等级结果板厚(
7、mm)HS2001- m -1n合格163、力学性能试验结果 报告日期为2001年12月30日 熔敷金属拉力试验的结果见表8。表8试驯编p尺寸(mm)标点长度(mm)屈服点(MPa)抗拉强度(MPa)伸长度(%)收缩率(%)HS2001- m -11050376459冲击试验的结果见表9。表9试样编号试验温度(C)冲击试验(AKV , J)备注HS2001- m -1常温668770焊缝中心对焊条电弧焊的试验结果进行分析，可以认定采用稍大的焊接电 流，焊接Q235-B钢，其焊缝的性能无大的影响仍然合格。对混合气体保护焊中1.2mm焊丝进行试验，在焊接工艺规程中规 定，平焊的焊接电流为18024
8、0A,这次在Ar80%+CO220%混合气体 保护焊试验中，材质为 Q345-B钢，板厚16mm,开单面V形坡口， 坡口角度为45。，无钝边、无间隙焊接接头(见图3)。试片在平焊位 置焊接，焊接日期为2001年9月20日，控制层间温度130160C, 焊接电流210260A,电流为直流反接。4523 16图3焊接试片的试验结果如下： 报告日期为2001年9月25日 1、化学成分的结果见表10表10委托编号化验编号材料规格化学成分()CSiMnPSHP2001-G-11113焊缝气体保护焊HP2001-G-11177母材Q345-B2、X射线探伤检查结果见表11。报告日期为200侔9月26日表1
9、1焊缝编号等级结果板厚(mm)HS2001- G -1I合格163、力学性能试验结果 报告日期为2001年10月31日 焊接接头拉力试验的结果见表12。表12试驯编p尺寸(mm)破断拉力(KN)抗拉强度(MPa)备注HP2001- G -116X 25241603母材惭HP2001- G -116X 25236590母材惭弯曲试验的结果见表13表13试样编号尺寸(mm)弯心直径（mm）弯曲角度HP2001-G-116X 104a侧弯180合格HP2001-G-116X 104a侧弯180合格HP2001-G-116X 104a侧弯180合格HP2001-G-116X 104a侧弯180合格冲击
10、试验的结果见表14表14试样编号试验温度（C）冲击试验（AKV、J）备注1-30808060焊缝中心2常温156150156熔合线3常温588682熔合线外3mm对焊条电弧焊的试验结果进行分析，可以认定采用稍大的焊接电 流，焊接Q345-B钢，其焊缝和热影响区的性能无大的影响仍然合格。三、焊接试验研究的结论这次对焊接生产中的埋弧焊（SAW）、焊条电弧焊（SMAW）和混合 气体保护焊（GMAW）三种焊接方法，采用比焊接工艺规程中规定的较 大的焊接电流，进行对焊缝及热影响区性能影响的试验研究， 其焊接 电流的情况见表15。表15焊接方法焊条、焊丝直径（mm）焊接工艺规程规定 的焊接电流（A）试验的
11、焊接电流（A）埋弧焊4500600650700焊条电弧焊4160210220230混合气体保护焊180240210260从表15中看出，试验的焊接电流，均比焊接工艺规程中规定的焊接电流要大一些。另外从试验中得到的化学成分的结果、X射线探 伤检查的结果、力学性能试验的结果均为合格，说明我公司常用钢材 Q235-B钢和Q345-B钢在控制层间温度时，采用稍大的焊接电流， 对焊缝及热影响区的性能无大的影响，是可以适当放宽焊接电流的范 围，但对有低温冲击韧性要求的钢材，在-20C或-40C试验时，热影响区可能因焊接电流较大而低温冲击韧性下降，在进行A633E 钢的-40低温冲击试验中，曾出现这种现象，后经降低焊接电流和控制层间温度后，使热影响区的冲击韧性合格。2002 年 1 月 28 日
