【摘 要】
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焊接结构是工程结构中应用的最为普遍不可拆卸的连接方式,但是焊接结构的局限性是焊接接头的力学性能不稳定。焊接接头力学性能恶化会降低其使用寿命。随着异种高强钢焊接结构应用的范围越来越广泛以及服役条件越来越恶劣,如何选择合理的焊接工艺以及强度匹配方式获得力学性能优越的焊接接头,提高焊接构件的结构完整性和使用寿命就是我们在设计焊接接头时所要考虑的重要因素。因此,本文分别选用与Q390等强匹配的ER50-6
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焊接结构是工程结构中应用的最为普遍不可拆卸的连接方式,但是焊接结构的局限性是焊接接头的力学性能不稳定。焊接接头力学性能恶化会降低其使用寿命。随着异种高强钢焊接结构应用的范围越来越广泛以及服役条件越来越恶劣,如何选择合理的焊接工艺以及强度匹配方式获得力学性能优越的焊接接头,提高焊接构件的结构完整性和使用寿命就是我们在设计焊接接头时所要考虑的重要因素。因此,本文分别选用与Q390等强匹配的ER50-6焊丝和与Q690等强匹配的ER76-1焊丝对Q390和Q690异种钢进行焊接。本文采用实验与有限元仿真相结合的手段,研究了不同焊丝对焊接接头综合力学性能的影响规律。论文的主要研究成果如下:（1）选择两种焊丝,通过CO2气体保护焊制备了两种Q690和Q390异种钢焊接接头。金相实验、成分检测以及显微硬度实验的结果表明:Q690一侧的热影响区以粗大的贝氏体为主,并且出现了沿原始奥氏体晶界分布的M-A组元,而Q390一侧主要是细小的铁素体和珠光体。ER50-6焊接接头焊缝区主要是多边形铁素体,而ER76-1焊接接头焊缝区主要是针状铁素体。ER50-6焊接接头中Cr、Mo、Ni三种元素的扩散距离为30um,ER76-1焊接接头中Ni元素的扩散距离为35um。ER50-6焊接接头的显微硬度:Q690母材>Q690侧HAZ>Q390侧HAZ>Q390母材>焊缝金属,Q390—侧的HAZ产生了局部硬化。ER76-1焊接接头的显微硬度:Q690母材>焊缝金属>Q690侧HAZ>Q390母材>Q390侧HAZ,两侧的热影响区出现了软化,由于焊缝区中针状铁素体的出现使其硬度高于ER50-6焊接接头焊缝区的硬度。（2）ER76-1焊接接头的强度高于ER50-6焊接接头的强度,是因为ER76-1焊接接头焊缝区出现了强度高的针状铁素体。相同温度下两种焊接接头焊缝区的冲击韧性相差不大,可能是因为多边形铁素体和针状铁素体对冲击韧性的影响不大。随着冲击试验温度的降低,冲击试样的断裂模式由韧性断裂转变为脆性断裂。ER76-1焊接接头的表观断裂韧性值KQ大于ER50-6焊接接头的KQ值,可以说明ER76-1焊接接头的表观断裂韧性较好。（3）通过实验数据确定了仿真模型的参数,并验证了该模型的正确性。对比分析了两种焊接接头不同时刻的应力分布以及塑性区的变化规律。对四种厚度下的CT试样塑性区进行了分析,结果表明,塑性区最大尺寸随着试样的厚度增加而减小,当塑性区最大尺寸不再发生变化时得到KIc的有效值。要想获得两种强度匹配的焊接接头有效的KIC值,其CT试样厚度至少应该在75mm之上。
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