大跨度桥梁用钢WNQ570的手工焊接性能试验研究

李世红，牛全峰

（恩施职业技术学院电气与机械工程系，湖北恩施445000）

在桥梁建造中，手工焊接是现场的焊缝点固及结构焊接采用的主要焊接方法之一，要求手工焊接接头必须具有优良的性能，满足桥梁建设用钢材结构的力学性能要求，这就需要事先对焊材与母材的匹配进行手工焊接性能试验验证。

本研究主要对武钢新开发的大跨度桥梁用钢WNQ570的2种交货状态下3种规格钢板进行手工焊对接性能试验，验证WNQ570钢匹配CJ607Q桥梁钢专用焊条的力学性能。

1 焊接材料及焊接参数

试验中采用中船重工武汉铁锚焊接材料股份有限公司专门为桥梁用WNQ570钢匹配生产的CJ607Q专用焊条，直径4 mm，焊接坡口为X形对称坡口，坡口角度60°，钝边尺寸2 mm。试板规格及焊接试验参数见表1。

表1 试板规格及焊接试验参数

2 焊接试验结果

2.1 力学性能试验

表2和表3为不同交货状态下钢板手工焊接接头力学性能试验结果。

表2和表3试验结果表明，接头拉伸性能和冷弯性能优良。纵向焊接接头-40℃平均冲击功为：焊缝110～142 J，熔合线105～223 J，热影响区130～222 J。拉伸性能和冲击性能均达到桥梁建造要求。

表2 TMCP+回火状态钢板焊接接头力学性能试验结果

表3 调质处理状态钢板焊接接头力学性能试验结果

2.2 硬度试验

对WNQ570钢2种交货状态下3种规格钢板手工焊接接头进行了硬度检测，结果如图1～图3所示。

图1 1#试板焊接接头硬度试验结果

从图1～图3试验结果可以看出，采用桥梁钢专用焊条CJ607Q匹配WNQ570钢焊接，焊缝表层与中心全断面焊缝HV10硬度均小于240。符合桥梁建设焊接硬度要求（不高于250）。

图2 83#试板焊接接头硬度试验结果

图3 84#试板焊接接头硬度试验结果

2.3 金相组织

对WNQ570钢手工焊接头微观组织形貌进行了观察，如图4所示。从图4可以看出，采用CJ607Q焊条匹配WNQ570钢2种交货状态下3种规格的钢板，其焊缝组织均为先共析F+晶内针状F，过热区组织主要为B组织。焊缝无未熔透、夹渣、气孔等缺陷，因此，采用的焊接工艺合理。

图4 CJ607Q匹配WNQ570钢焊接接头微观组织形貌

2.4 时效性能试验

按照GB/T 2655-1989《焊接接头应变时效敏感性试验方法》进行应变时效试验，时效处理条件及冲击试验结果见表4。

表4试验结果表明，2种交货状态下手工焊接头具有优良的时效性能，接头3区具有较低的时效敏感系数。

表4 焊接接头应变时效处理条件及冲击试验结果

2.5 系列温度冲击试验

手工焊接头3区系列冲击试验结果如图5和图6所示。从图5和图6可以看出，5#和84#试板焊接接头3区1/2上平台能转变温度（VTE）低于-40℃。

图5 5#试板焊接接头冲击试验结果

图6 84#试板焊接接头冲击试验结果

3 结论

（1）桥梁钢专用焊条CJ607Q匹配WNQ 570桥梁钢2种交货状态下3种规格钢板试验结果表明，接头拉伸性能和冷弯性能优良；-40℃纵向对接接头平均冲击功为：焊缝110～142 J，熔合线105～223 J， 热影响区 130～222 J， 冲击性能优良。

（2）焊接接头过热区主要为贝氏体组织，焊缝金属主要为细小的针状铁素体组织，焊缝具有优良的低温冲击韧性。焊缝表层与中心全断面HV10均小于250，接头3区具有较低的时效敏感系数及较高的低温冲击韧性。

（3）采用桥梁钢专用焊条CJ607Q匹配桥梁钢WNQ570进行手工焊接，拉伸、冲击性能及焊接接头各区硬度均达到桥梁建造用钢力学性能要求。

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