返修對S355J2W+N耐候結構鋼焊接接頭性能的影響

王瑞卓　徐芳　楊集友

摘 要：本文以S355J2W+N耐候結構鋼不同返修次數的焊接接頭為研究對象，通過不同的試驗方法，測試其全熔透對接接頭的組織性能。主要對S355J2W+N耐候結構鋼對接接頭的拉伸性能、彎曲性能、沖擊性能、硬度等方面進行研究。試驗結果表明，S355J2W+N耐候結構鋼焊接接頭多次返修之后，接頭的拉伸性能優于母材，折彎性能滿足標準要求，沖擊功最低值79J（-40℃）高于標準要求，硬度值也較合理。

關鍵詞：S355J2W+N耐候結構鋼；返修焊接；組織性能

中圖分類號：TG455 文獻標識碼：A

0.前言

S355J2W+N耐候結構鋼具有較高的屈服強度和疲勞強度、焊接性能良好、耐腐蝕優良等特性，廣泛應用于國內外高速列車轉向架構架的焊接。構架是軌道車輛轉向架上最重要的部件之一，它不僅直接承載來自車體的重量，同時保證了車輛在直線和曲線上順利運行。由此可以見，構架結構的焊接要求是十分嚴格的。構架實際生產時，在特殊情況下S355J2W+N耐候結構鋼不能一次焊接合格，考慮原材料成本的因素，會采取返修焊接的方法進行調修，保證構架符合使用要求。

1.試驗材料

試驗材料為S355J2W+N 改良型耐候結構鋼，化學成分見表1。試驗焊絲為BOEHLER NiCu 1-IG【EN 440 G42 4 M（C）G0】，直徑φ1.2。

2.試驗方法及內容

試驗采用MAG 焊，混合氣體為Ar：CO2=82：18，焊接參數為：電流250A～270A，電壓26V～31V，速度1.8 mm/s ～2.9mm/s，進行3道焊接。試驗用焊接試板尺寸為16mm×150mm×600mm，焊接采用全熔透對接焊。

焊后進行去應力退火處理，熱處理曲線如圖1所示。

按照試驗方法及焊接工藝參數制備4個試樣，分別編號為A0、A2、A4、A6。取A2試樣，進行2次返修焊接，取A4 試樣，進行4次返修焊接。取A6 試樣，進行6次返修焊接。按照表2所示，對上述試樣進行相關試驗。返修時按圖2所示對“模擬缺陷”進行清除。

3.試驗結果分析

3.1 拉伸性能

通過對圖3拉伸性能的比較可以發現，拉伸試樣抗拉強度最小為495MPa，明顯高于母材抗拉強度下限470MPa，試驗均斷裂于母材處，并且試驗的抗拉強度隨返修次數的增加呈升高趨勢，焊接接頭強度符合標準要求。

3.2彎曲性能

通過彎曲試驗結果可以發現，返修6次的試樣在試驗中出現微小裂紋，長度均不大于3mm，并且裂紋出現的位置基本都在熔合線處，通過金相顯微組織分析可以知道，裂紋是由于焊縫區域出現未熔合導致的缺陷，符合試驗要求。

3.3 沖擊性能

通過沖擊試驗結果可以明顯的看出，熱影響區的沖擊功大于試樣焊縫區域的沖擊功，不同的試樣焊縫的沖擊功變化的差異性很小，趨勢性和規律性不強，變化的離散性較大，但是隨著返修次數的增多熱影響區的沖擊功呈現出明顯的下降趨勢。返修次數最多的A6編號試樣與其他試樣相比呈現出比較明顯的下降，于焊縫區域出現了沖擊功最低值79J，熱影響區的沖擊功也出現最低值123J，即使沖擊功出現降低的趨勢，但仍高于S355J2W+N 材料-40℃沖擊功的最低值27J。

3.4 硬度性能

通過對圖4硬度性能分析可以發現，不同試樣的焊接接頭硬度都滿足常規的分布規律，即馬鞍形分布，不同試樣的硬度試驗結果沒有明顯的變化趨勢性，但是熱影響區出現了硬度的最大值約為225HV，仍然符合標準小于320HV的要求。

結論

通過分析得出以下結論：

（1）母材為拉伸試驗中試樣的均斷敏感區，試樣接頭的拉伸性能滿足結構的性能要求，同時在一定的返修次數范圍內增加返修次數會促使焊接接頭拉伸性能的提升。

（2）返修次數增加會影響試樣的彎曲性能，在彎曲試驗中存在出現微裂紋的傾向。

（3）焊縫區域沖擊功對返修次數并不敏感，但是由于多次返修焊接熱影響區的沖擊性能會出現降低的現象。

（4）試樣焊接接頭硬度為常見的“馬鞍形分布”規律，熱影響區出現了最大硬度225HV，不同試樣之間的硬度趨勢性較小。

參考文獻

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