低強(qiáng)匹配焊接技術(shù)特點(diǎn)

1、隨著結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度不斷提高，強(qiáng)度提高帶來(lái)的焊接冷裂紋傾向大、焊縫金屬韌性下降的問(wèn)題日益顯得突出，很大程度上制約了高強(qiáng)鋼的應(yīng)用。為解決該焊接難題，材料界提出了結(jié)構(gòu)鋼的焊接匹配的課題。對(duì)于焊接接頭，焊縫金屬與母材在強(qiáng)度上存在三種組配關(guān)系:等強(qiáng)匹配(焊縫強(qiáng)度等于母材)、高強(qiáng)匹配(焊縫強(qiáng)度高于母材)及低強(qiáng)匹配(焊縫強(qiáng)度低于母材)。長(zhǎng)期以來(lái)，雖然實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、焊接工藝制定及焊接材料選擇基本以等強(qiáng)匹配為主，但一些研究人員提出了高強(qiáng)匹配焊接技術(shù)，而有些研究人員則認(rèn)為低強(qiáng)匹配更易獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭。中國(guó)船舶重工公司第七二五研究所王任甫等人經(jīng)分析認(rèn)為低強(qiáng)匹配焊接技術(shù)能較好的控制焊接冷裂紋的產(chǎn)生并保證接頭的抗斷性

2、能。雖然高強(qiáng)匹配焊接技術(shù)通過(guò)提高焊縫金屬的強(qiáng)度可以降低位于焊縫中的裂紋的擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)力，從而提高焊接接頭抗斷能力，但前提是接頭總體韌性處于較高水平。隨著結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度的提高，焊接冷裂紋敏感性增大、焊縫韌性降低，焊接難度增大。相反，采用焊接裂紋敏感性相對(duì)較低、焊縫金屬塑韌性相對(duì)較高的低強(qiáng)匹配焊接技術(shù)能較好的控制焊接冷裂紋的產(chǎn)生并保證接頭的抗斷性能。從大量的研究結(jié)果與實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，低強(qiáng)匹配是解決高強(qiáng)鋼焊接難題的有效途徑。低強(qiáng)匹配具有如下特點(diǎn):（1）通過(guò)母材拘束強(qiáng)化，可以實(shí)現(xiàn)一定幅度范圍內(nèi)的低強(qiáng)匹配焊接接頭與母材等強(qiáng)。研究顯示，只要焊縫金屬的強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度的80%則仍可保證接頭與母材等強(qiáng)；焊縫金屬?gòu)?qiáng)

3、度比母材低10-15%不會(huì)引起接頭總體強(qiáng)度的降低;有實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于屈服強(qiáng)度分別為960MPa和1100MPa級(jí)別的鋼材，焊縫金屬?gòu)?qiáng)度比母材低23%也未引起接頭強(qiáng)度的降低。（2）與等強(qiáng)或高強(qiáng)匹配相比，低強(qiáng)匹配接頭焊接殘余應(yīng)力峰值水平相對(duì)較低，同時(shí)焊縫金屬因強(qiáng)度要求的降低而減少了合金成分含量，從而降低了組織淬硬傾向，使得焊接冷裂紋產(chǎn)生傾向相對(duì)較低，從而可以降低預(yù)熱、后熱等工藝要求。實(shí)驗(yàn)表明:與等強(qiáng)或高強(qiáng)焊縫相比，低強(qiáng)匹配能有效降低焊接殘余應(yīng)力，同時(shí)焊縫金屬具有更高的塑性和斷裂韌性，降低了焊接冷裂敏感性，從而可明顯降低預(yù)熱溫度。實(shí)際上其疲勞裂紋擴(kuò)展速率與等強(qiáng)匹配焊縫相當(dāng)。低強(qiáng)匹配接頭焊縫金屬具有相對(duì)較高的塑性和斷裂韌性及較低的焊接殘余應(yīng)力峰值水平，在一定程度上有利于接頭抗斷性能的提高。低強(qiáng)匹配的概念已應(yīng)用于潛艇結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)鋼的焊接，有效地降低了焊接冷裂紋控制難度，俄羅斯一直采用低強(qiáng)匹配焊接技術(shù)建造各型潛艇。美國(guó)與日本的聯(lián)合研究，確認(rèn)了低強(qiáng)匹配焊接的有效性