【摘 要】
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Q690D钢属于低合金高强钢,已在海洋工程、桁架结构等工程项目取得广泛应用,但对于用作桥梁面板钢仍然缺乏相关研究,焊接热影响区的组织和性能以及多层多道焊的焊接工艺参数的确定是工程应用上的难点。因此,开展Q690D钢热影响区组织及焊接工艺参数的研究,对于优化焊接工艺参数,改善焊接质量具有重要意义。采用Gleeble-3500热模拟机对Q690D钢在不同焊接热循环下的组织进行模拟,并对其组织和性能进行
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Q690D钢属于低合金高强钢,已在海洋工程、桁架结构等工程项目取得广泛应用,但对于用作桥梁面板钢仍然缺乏相关研究,焊接热影响区的组织和性能以及多层多道焊的焊接工艺参数的确定是工程应用上的难点。因此,开展Q690D钢热影响区组织及焊接工艺参数的研究,对于优化焊接工艺参数,改善焊接质量具有重要意义。采用Gleeble-3500热模拟机对Q690D钢在不同焊接热循环下的组织进行模拟,并对其组织和性能进行研究分析;采用SYSWELD焊接模拟软件对Q690D钢厚板多层多道焊的焊接过程进行数值模拟,研究在不同的焊接热输入和坡口角度下,焊接温度场、残余应力及焊后变形的变化,以得到最佳的焊接工艺参数,通过盲孔法测量焊接残余应力以验证数值模拟结果的准确性。得到如下结论:热模拟结果表明,一次焊接热循环时,随着焊接热循环峰值温度增加,试样显微组织粗化,由粒状贝氏体向上贝氏体和板条马氏体转变,硬度增加;冲击性能恶化,断口由延性断裂向解理断裂转变。同一峰值温度下,随着冷却时间t8/5增加,试样硬度和冲击功降低。在峰值温度为1 350℃,冷却时间t8/5为时80 s,冲击功最小,为13.56 J。二次焊接热循环时,试样显微组织晶粒粗大,主要为板条马氏体,且硬度更高,最高达到了537.78 HV;冲击性能继续恶化,冲击功最低仅为24.99 J,表现为解理断裂和准解理断裂。数值模拟结果表明,焊接热输入的增加,使得峰值温度更高,焊接残余应力增加,且集中在焊缝附近区域。当焊接热输入为2 200 J/mm时,焊接残余应力最小,为331 MPa;焊接热输入相同时,坡口角度为40°时的焊接残余应力较小,为336.45 MPa。选择小的焊接热输入和合适的坡口角度有利于减小焊接残余应力和变形。
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