大型超厚G20Mn5鑄鋼件異種鋼焊接施工技術(shù)

工藝與新技術(shù)··

37Welding

Technology

Vol．44

No．3

Mar.

2015文章編號：1002－025X(2015)03-0037-07大

型

超

厚鑄

鋼

件

異

種

鋼

焊

接

施

工

技

術(shù)G20Mn5路

程

鐘紅春

汪永勝

葉代英

楊永彬，，，，中建鋼構(gòu)有限公司華南大區(qū)

廣東

廣州，

510640）（摘要

以廣州東塔桁架層連接處巨型鑄鋼節(jié)點為背景

對建筑鋼結(jié)構(gòu)：

，超厚鑄鋼與鋼異種焊接技術(shù)進(jìn)行了研究。425

mmG20Mn5Q345C通過合理地構(gòu)件分段

焊縫坡口設(shè)計

焊接材料選擇

工藝參數(shù)優(yōu)化

焊接順序

以及采用計算機溫控電加熱技術(shù)

進(jìn)行焊前均勻預(yù)、、、、，，熱

層間溫度控制

焊后保溫

較好地實現(xiàn)了消氫處理與焊后殘余應(yīng)力的釋放

有效地解決了施工空間受限

焊接熱應(yīng)力影響區(qū)過度，、、，、集中的異種鋼焊接難題

經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)

該。

，鑄鋼焊縫接頭的綜合力學(xué)性能與理論值基本吻合

且較好滿足設(shè)計與使用要求，

。G20Mn5關(guān)鍵詞

鋼結(jié)構(gòu)

鑄鋼件

異種鋼焊接

焊接熱應(yīng)力

裂紋；：；；；中圖分類號文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

B：

TG457DOI:10.13846/12-1070/tg.2015.03.011影響區(qū)過度集中

加大了本工程焊接施工的難度，。前言本文著重闡述了廣州東塔工程關(guān)于巨型鑄0G20Mn5隨著鑄造工藝的提高

鑄鋼節(jié)點以其合理性與，鋼件與Q345C厚板接頭的焊接施工方法

為本工程，實用性越來越多地應(yīng)用于空間建筑結(jié)構(gòu)上

在一些。及后續(xù)相關(guān)鑄鋼件的焊接施工與應(yīng)用研究提供一定復(fù)雜多支腿

大跨度結(jié)構(gòu)中

因鑄鋼節(jié)點不受節(jié)點、

，實踐指導(dǎo)和參考依據(jù)。位置

形狀

尺寸的限制

其采用工廠整體澆鑄成，、、形

可避免多節(jié)點相貫焊接造成應(yīng)力集中的現(xiàn)象，工程概況。1目前

在國內(nèi)外對荷載較大

受力復(fù)雜的關(guān)鍵部位，

、廣州東塔總建筑面積約為

萬50地下

層5

、2m

，地上112

層

建筑總高度530

m，

塔樓沿高度方向設(shè)，采用鑄鋼節(jié)點形式取得了很好的經(jīng)濟效益［1］。但鑄鋼件屬于脆性材料

晶粒粗大

勻質(zhì)性差，

、有

道桁架加強層

包括核心筒鋼板剪力墻

伸臂5

，

、，結(jié)構(gòu)較軋制鋼板疏松

又因其加工后的熱處理狀態(tài)，桁架及雙層蝶式環(huán)桁架

其中在塔樓，

67F

～68F，不一

使組織與力學(xué)性能存在差異

鑄鋼件與低合，

。核心筒四角鋼板墻與伸臂桁架連接處采用92F～94F金結(jié)構(gòu)鋼的焊接為兩種不同材質(zhì)的焊接

往往會產(chǎn)，鑄鋼節(jié)點

每道伸臂桁架層共設(shè)

個實心鑄鋼節(jié)點，

8，生過大的焊接收縮應(yīng)力

增大了鑄鋼件厚度方向的，其在整個塔樓結(jié)構(gòu)中屬于核心構(gòu)件

如圖

和圖，

1

2層狀撕裂傾向

若焊接材料

焊接工藝選取不當(dāng)，

、所示。，易使焊縫產(chǎn)生冷裂紋

氣孔等缺陷、目前

在國內(nèi)，［1］。鑄鋼件鑄鋼件鑄鋼節(jié)點焊接多見用于網(wǎng)架

場館類建筑結(jié)構(gòu)上、，較少見報道應(yīng)用于超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑本工程所鑄鋼件鑄鋼件鑄鋼件鑄鋼件［1－4］。采用的鑄鋼件自身質(zhì)量大結(jié)構(gòu)尺寸大

最（（12

t）、大板厚且鑄鋼節(jié)點區(qū)存在密集

多向異、北西鑄鋼件鑄鋼件425

mm），東南種對接接頭

施工空間受限

局部區(qū)域焊接熱應(yīng)力，

，收稿日期：

2014-07-25基金項目

中建總公司課題

（）圖塔樓核心筒鑄鋼件分布圖：CSCEC－2010－Z－01－5－031工藝與新技術(shù)焊接技術(shù)第卷第

期3年

月2015

338··44結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大變形偏差

本工程采取先于制作廠內(nèi)。將鑄鋼件局部與Q345C鋼構(gòu)件組焊連接成吊裝單元，盡量減少現(xiàn)場異種鋼對接焊工作量

同時將。220

mm的核心筒鋼板墻制成厚雙貼板

錯、Q345C110

mm位坡口與鑄鋼對接焊

其后待核心筒鋼，G20Mn5QT板墻

鑄鋼連接件全部安裝焊接完

最后再施焊伸、

，臂桁架與鑄鋼對接焊縫如此能有效避（t＝220

mm），免鑄鋼節(jié)點部位熱應(yīng)力過度集中

結(jié)構(gòu)變形等現(xiàn)象、，如圖

所示4。圖伸臂桁架與鑄鋼節(jié)點焊接接頭立面分布圖2鑄鋼件結(jié)構(gòu)特點1．1本工程鑄鋼件材質(zhì)為G20Mn5QT，

其長度6

100mm，

橫截面尺寸為425

mm×425

mm，兩側(cè)與伸臂桁架連接臂厚

單件自身質(zhì)量達(dá)220

mm，件存在多部位與該鑄鋼12

t，鋼異種對接焊

在國內(nèi)諸多，Q345C鋼結(jié)構(gòu)工程中

屬于加工難度較大的鑄鋼節(jié)點

其，

，結(jié)構(gòu)形式與尺寸如圖

所示3。圖鑄鋼連接節(jié)點焊縫截面分布圖4鑄鋼件節(jié)點形狀不規(guī)則

較厚且不均勻、

，（3）使構(gòu)件難以獲得均勻的預(yù)熱溫度

焊縫易產(chǎn)生冷裂，紋

此時

必須采取有效的預(yù)熱措施

確保鑄鋼件，。，均勻預(yù)熱。該鑄鋼節(jié)點為超厚板焊接

焊縫填充需多，（4）圖鑄鋼件結(jié)構(gòu)形式與橫截面尺寸G20Mn5層多道持續(xù)施焊完成

焊縫余高會產(chǎn)生應(yīng)力集中，

，3鑄鋼件焊接難點分析鑄鋼與低合金結(jié)構(gòu)鋼化學(xué)成分

力學(xué)性能使焊縫出現(xiàn)層狀撕裂

此時

在施焊期間應(yīng)減少使。

，1．2用碳弧氣刨

每道焊縫余高控制在

同時焊，

0～4

mm，（1）、和物理性能存在較大差異

且鑄鋼組織疏松

晶粒，

、后及時加熱保溫。粗大

性脆

若過多的鑄鋼成分熔入到熔池中

易，鑄鋼件剛性較大

返修會使局部應(yīng)力加劇，

，、，（5）使焊縫過渡區(qū)產(chǎn)生脆性的淬火組織與裂紋等缺陷且降低調(diào)質(zhì)態(tài)鑄鋼的強度

應(yīng)盡量采取措施降低鑄，［5］，則應(yīng)盡可能降低鑄鋼等焊接母材金屬的熔合比

可，鋼對接焊縫返修率

避免二次返修，

。通過對鑄鋼件不開坡口與鋼板單面

形坡口VQ345C全對接鑄鋼件焊接。2鑄鋼件為截面的實心構(gòu)2．1

G20Mn5

鑄鋼與Q345C

鋼焊接性分析（2）425

mm×425

mm件

板厚較大

安裝現(xiàn)場與多向構(gòu)件連接焊

且接、焊接母材，，2．1．1頭位置較集中

易造成多向焊接熱應(yīng)力拘束

焊后，

，在本工程中

鑄鋼件節(jié)點與核心筒鋼板墻結(jié)構(gòu)，

、工藝與新技術(shù)··

39Welding

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No．3

Mar.

2015伸臂桁架結(jié)構(gòu)等焊接相連

核心筒鋼板墻

伸臂桁，

、接過程中易產(chǎn)生裂紋

需制訂嚴(yán)格的預(yù)熱溫度及焊，架等結(jié)構(gòu)材質(zhì)均為鋼

其化學(xué)成分

力，

、接工藝方法Q345C

Z15。學(xué)性能分別見表

和表1鑄鋼件為砂型鑄造而成焊接材料選擇2。2．1．2的低合金高強度鋼

供貨態(tài)經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，鑄鋼與

鋼的焊接屬于異種鋼焊Q345CG20Mn5，G20Mn5其化學(xué)成分

力學(xué)性能分別見表

和表、

3符合接

在焊材的選用上

除了依據(jù)低強度理論外

還，4，，，鑄鋼節(jié)點應(yīng)用技術(shù)規(guī)程

的標(biāo)準(zhǔn)》需考慮滿足焊縫的抗裂性能要求

首先

根據(jù)設(shè)計。

，CECS235：

2008

《要求要求與建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接技術(shù)規(guī)程

中》。JGJ81—2002

《表鋼化學(xué)成分

質(zhì)量分?jǐn)?shù)（焊材匹配原則

按，鋼選用級焊材

但E50

。1Q345C）（％）Q345C元素鑄鋼具有淬硬傾向

抗裂性能差的特點

考、

，CSiMnPS標(biāo)準(zhǔn)值實測值G20Mn5≤0．200．13≤0．500．38≤1．701．53≤0．0300．021≤0．0300．007慮應(yīng)用微合金元素提高焊縫綜合指標(biāo)的機理

在保，表鋼的力學(xué)性能證滿足

級強度的同時

又使焊縫獲得良好的塑韌50

，2Q345C屈服強度抗拉強度伸長率沖擊吸收功性

以提高焊縫的抗裂能力，因此

在進(jìn)行多項試，/MPa/MPa470～630557（％）/J

（0

℃）［8］。標(biāo)準(zhǔn)值≥345≥21≥26驗的基礎(chǔ)上

決定采用，型焊絲

其熔敷金屬，實測值43726．0117ER50－6化學(xué)成分與力學(xué)性能分別見表

和表5表鑄鋼件化學(xué)成分

質(zhì)量分?jǐn)?shù)（

）3G20Mn5（％）6。表熔敷金屬的化學(xué)成分

質(zhì)量分?jǐn)?shù)（

）元素5（％）CSiMnP≤SNi≤0．80—標(biāo)準(zhǔn)值實測值元素0．17～0．23

≤0．60

1．00～1．60

≤0．020≤0．0200．007CMn1．40～1．851．48Si0．80～1．150．92SP0．180．291．6220。1．100．012標(biāo)準(zhǔn)值實測值元素0．06~0．150．098≤0．0250．010Mo≤0．0250．013V注材料號為：表鑄鋼件的力學(xué)性能4G20Mn5QTCrNiCu標(biāo)準(zhǔn)值實測值屈服強度抗拉強度伸長率沖擊吸收功≤0．0150．027≤0．0150．022≤0．500．11≤0．150．004≤0．300．001/MPa≥300405/MPa（％）≥2224．8/J

（0

℃）標(biāo)準(zhǔn)值實測值500～650572≥60表熔敷金屬的力學(xué)性能6—屈服強度抗拉強度

伸長率沖擊吸收功/MPa≥420431/MPa（％）≥2228．5/J

（30

℃）按照國際焊接學(xué)會鋼碳當(dāng)量如下提出的碳當(dāng)量公式

計，標(biāo)準(zhǔn)值實測值IIW≥500≥2758，

76，

116算Q345C542：屈服強度匹配系數(shù)

熔敷金屬屈服強度與母（w（C）eq＝C＋Mn/6＋（Cr＋Mo＋V）/5＋（Cu＋Ni）/15≈0．379％。按照日本

標(biāo)準(zhǔn)提出的碳當(dāng)量計算公式進(jìn)行JIS材屈服強度之比值

和抗拉強度匹配系數(shù)

熔敷）

（G20Mn5QT

鑄鋼碳當(dāng)量計算如下金屬抗拉強度與母材抗拉強度之比值也是反映：），焊接接頭力學(xué)性能非均質(zhì)性的重要參數(shù)

當(dāng)焊縫。CE＝C＋Mn/6＋Si/24＋Ni/40＋Cr/5＋Mo/4＋V/14≈0．487％。強度與母材強度之比大于稱為超強匹配

等于；1，當(dāng)時

焊接性好

當(dāng)，

；稱為等強匹配

小于；1

（最低

0．86），稱為低強w（C）eq≤0．4％w（C）eq＝0．4%1，時

焊接性稍差

在焊接時需制訂嚴(yán)格的熱處，

，匹配

對于建筑鋼結(jié)構(gòu)工程

多采用等強或超強。

，～0．6％理工藝措施

當(dāng)；時

焊接性較差

屬難，

，匹配［8－9］w（C）eq≥0．6％。焊材料

需采用較高的預(yù)熱溫度和嚴(yán)格的工藝方法，實際施工驗證表明

采用比母材強度低，10％的。兩種材料中等有害元素含量均未超出規(guī)定焊接材料施焊

即抗拉強度系數(shù)在（以上

能夠），S，

P0．9值

對該鑄鋼件節(jié)點的焊接性能影響較小，實現(xiàn)焊接接頭等強度設(shè)計

如果抗拉強度系數(shù)在，［5－7］。由以上分析可知，

Q345C鋼的碳當(dāng)量以上

接頭強度也可達(dá)到母材的

以上

這95％w

（C）eq0．86，，其淬硬傾向不大

熱影響區(qū)不容易產(chǎn)生冷裂，與母材對焊縫金屬的拘束作用有關(guān)型。

ER50－6［10］0．4％，紋

焊接性良好

但，

；鑄鋼的碳當(dāng)量焊絲熔敷金屬與鋼及鑄鋼的強度匹G20Mn5G20Mn5QTCE>Q345C焊接性較差

且其整體剛性大

強度高

焊，配關(guān)系見表0．4％，，、7。工藝與新技術(shù)焊接技術(shù)第卷第

期3年

月2015

340··44表焊縫強度匹配系數(shù)屈服強度匹配系數(shù)ER50－6/Q345C

ER50－6/G20Mn5

ER50－6/Q345C

ER50－6/G20Mn5對稱安排

名焊工

同時進(jìn)行焊接

和

號焊縫4

，

①

②

，7抗拉強度匹配系數(shù)其余板厚對接焊縫先均不焊

且不打底加焊

其，

；匹配組合系數(shù)值0．991．060．970．95后

待現(xiàn)場所有鋼板墻安裝焊接完

開始焊接伸，

，由表

結(jié)果可知7焊絲熔敷金屬的屈服臂桁架

與鑄鋼件接頭2最后焊接伸臂桁架③，

1，

ER50－6強度系數(shù)

抗拉強度系數(shù)對于兩種母材而言

上下、

，與鑄鋼件接頭④。波動均不超過且由焊絲的化學(xué)成分與力學(xué)性10％；能可知

其熔敷金屬的塑韌性與，鋼的接近，Q345C故采用該焊絲既能很好地保證焊接接頭等強設(shè)計，又使焊縫接頭具有較好的塑韌性與抗裂性。焊接工藝分析2．2根據(jù)本工程實際情況

在施工現(xiàn)場與構(gòu)件制作，廠進(jìn)行多項嚴(yán)格的焊接工藝評定

最終確定該，異種鋼節(jié)點對接焊采用半自動G20Mn5＋Q345CCO2氣體保護(hù)焊和實心焊絲的工藝完成

焊縫設(shè)計為，圖鑄鋼接頭焊接順序平面示意圖鋼開斜單面

形坡口

如圖

所示

同V

，

5

；6Q345C45°時

焊接過程采用經(jīng)評定合格的工藝參數(shù)

見表，

，鑄鋼節(jié)點立面安裝順序如圖

所示7，

①~④立焊8?？p對應(yīng)于圖

中

號焊縫6

①立焊縫對應(yīng)于，

①’

~④’圖

中

號焊縫

首先安裝每個角部鑄鋼件制作單。6②元

其次安裝其左側(cè)鋼板墻

最后安裝上側(cè)鋼板墻。，，第

步

待左側(cè)鋼板墻安裝校正完

安排名焊1，，6~8①~②與①’

~②’3~4

名焊工施焊鋼板墻底部③號焊縫

第

步

待上側(cè)鋼板墻安裝矯正完

安排工分上下兩段

同時對稱焊接立，焊縫

第

步

安排；2，；3，，4圖接頭坡口設(shè)計示意圖名焊工分上下兩段

同時對稱焊接，④~④與④’

~④’5表焊接工藝參數(shù)8立焊縫

其后再焊接

號焊縫

第

步

待所有核；焊材，⑤4，保護(hù)氣體

焊接

電弧焊接方法保護(hù)氣體焊接速度

熱輸入直徑心筒鋼結(jié)構(gòu)焊接完

最后進(jìn)行焊接伸臂桁架處的⑥，道次流量電流

電壓型號-1

-1/（cm·min

）/（k

J·cm

）-1/（L·min

）

/A/V/mm號焊縫

焊接過程中所有立焊縫均采取分段跳焊的。打底層填充層蓋面層GMAW

ER50－6GMAW

ER50－6

1．2

COGMAW

ER50－622～25

190～220

26～30

30～4020～24

230～250

28～32

35～4418～22

200～230

25～28

25～35≈10．5≈12．9≈9．5方式進(jìn)行

水平焊縫則無要求，2。節(jié)點焊接順序為了避免鑄鋼節(jié)點產(chǎn)生焊接應(yīng)力集中

應(yīng)采取，2．3合理的焊接順序

以便有效避免鑄鋼節(jié)點局部區(qū)域，產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力

從而避免結(jié)構(gòu)焊后出現(xiàn)較大，變形或形狀偏差。核心筒每個角部鑄鋼連接結(jié)構(gòu)包括鑄鋼與鋼板墻制作單元

現(xiàn)場對接鋼板墻

兩榀伸臂桁架、

、等三部分

如圖

所示

安裝焊接時

首先兩邊。圖鑄鋼接頭現(xiàn)場施焊立面示意圖，6，7工藝與新技術(shù)··

41Welding

Technology

Vol．44

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Mar.

2015理

預(yù)熱過程中

采用電腦溫控儀設(shè)定自動控溫

預(yù)熱，。，焊接質(zhì)量控制焊前準(zhǔn)備溫度為150

℃，

預(yù)熱時間為8

h，使鑄鋼件整體處于恒3溫狀態(tài)

對于無足夠空間設(shè)置電加熱方式的部位

則在。

，3．1在G20Mn5

鑄鋼＋Q345C鋼接頭焊接前

清除每，焊前

采用氧乙炔中性焰集中加熱到相同溫度1

h

。個接頭坡口及兩側(cè)的水分

油脂

銹蝕等雜物

其。焊中控制

防止焊縫層狀撕裂、、、3．3后

檢查坡口角度與間隙是否符合焊接要求

坡口，

，在焊接過程中

利用，氣體作為焊接保護(hù)氣CO2間隙控制在10

mm左右氛

采取多層多道焊

每層厚度，

，每層焊縫。3～4

mm，為了便于焊工在高處受限空間作業(yè)

焊前需在，焊后清除焊渣等有害雜質(zhì)

確定無缺陷后

繼續(xù)施，

，鑄鋼節(jié)點處搭設(shè)焊接操作平臺

同時采取防風(fēng)

防；

、焊下一層

每道焊縫寬度和深度保持一致

接頭錯。

，雨措施開呈樓梯狀

盡量減少焊縫接頭，

。。焊前預(yù)熱處理為了延長焊接接頭從峰值溫度降到室溫的冷卻時間

使焊縫中的擴散氫充分逸出

改善焊縫金屬同時

為了縮短熔池高溫停留時間

避免產(chǎn)生，

，3．2魏氏組織

利用紅外線測溫儀每隔，實時監(jiān)測30

min一次溫度

將層間溫度控制在，范圍

預(yù)熱（，，90~200

℃與熱影響區(qū)的顯微組織

有效提高焊接接頭的抗裂，電加熱片不撤

當(dāng)焊縫溫度低于工藝要求時應(yīng)立即），性

焊前需對接頭進(jìn)行預(yù)熱處理，加熱

待溫度達(dá)到工藝要求后再施焊

每個單節(jié)點，

。。預(yù)熱溫度的確定根據(jù)文獻(xiàn)［5，

7］焊縫應(yīng)一次性連續(xù)完成

中途不得無故停焊

如遇，

。3．2．1介紹的估算預(yù)熱溫度公式特殊情況中途停焊

需對焊縫進(jìn)行后熱保溫處理，

，：［C］化＝C＋Mn/9＋Cr/9＋Ni/18＋Mo/13

（化學(xué)成分影響的碳當(dāng)量），當(dāng)再次施焊時對焊縫進(jìn)行重新預(yù)熱

預(yù)熱溫度比焊，前預(yù)熱溫度提高10~20

℃?？紤]厚度因素

用厚度碳當(dāng)量計算，焊后熱處理：3．4板厚影響的碳當(dāng)量由于鑄鋼含雜質(zhì)較多

焊后氫含量較，［C］厚＝0．005δ［C］化（），G20Mn5高

為了使焊縫中擴散氫及時逸出

避免氫致裂紋，總的碳當(dāng)量公式：，，同時釋放焊后殘余應(yīng)力

防止焊縫因應(yīng)力過于集中，總

厚

化［C］

＝［C］

＋［C］

，焊接預(yù)熱溫度可根據(jù)下面的經(jīng)驗公式而產(chǎn)生裂紋

所以

焊道施焊完后

采用預(yù)熱時設(shè)，：。，計算

從而確定，置的陶瓷電加熱片進(jìn)行后熱保溫

消氫處理

并由、

，T0＝350×（［C］總－0．25）1/2（110

mm）

與G20Mn5

鑄鋼

（110

mm）Q345C鋼的預(yù)熱溫電腦溫控儀設(shè)定自動控溫

后熱溫度為，250～350

℃，并采用雙層石棉布包裹

恒溫保護(hù)

后緩冷至常12

h度

具體結(jié)果見表，9。，表預(yù)熱溫度參數(shù)值溫

具體方法見表，910。鋼材［C］化0．2740．325［C］厚0．1510．178［C］總0．4250．503T0/℃表焊后保溫?zé)崽幚矸椒?0Q345C146．3176．2序號

溫度區(qū)間時間保溫降溫保溫降溫保溫降溫備注/℃/hG20Mn5123456350350～3003002—根據(jù)異種鋼焊接時

預(yù)熱溫度應(yīng)執(zhí)行抗冷裂性，降溫速率不大于1122450

℃/h50

℃/h50

℃/h較差材料的預(yù)熱規(guī)范

且以預(yù)熱溫度高的鋼材一側(cè)，—降溫速率不大于—300～200200為最低預(yù)熱溫度

故執(zhí)行，鑄鋼的預(yù)熱溫度G20Mn5和預(yù)熱規(guī)范

即

為150～200

℃

。常溫降溫速率不大于［8］200～，T0預(yù)熱溫度均勻控制焊前將陶瓷磁鐵式預(yù)熱器固定在焊縫坡口兩側(cè)

同，3．2．2G20Mn5

鑄鋼節(jié)點性能分析鑄鋼與4時使用石棉保溫被對鑄鋼件的四個面進(jìn)行包裹預(yù)熱處鋼接頭焊后觀24

h，G20Mn5QTQ345C工藝與新技術(shù)焊接技術(shù)第卷第

期3年

月2015

342··44察發(fā)現(xiàn)焊縫表面成形良好

過渡均勻

無明顯咬邊、

，焊接接頭沖擊試驗方法

標(biāo)準(zhǔn)的要求值》如圖34

J，、《夾渣

氣孔等缺陷

并對焊縫進(jìn)行、

；探傷

焊縫等，10

所示。UT級評定為Ⅰ級。1101009080706050403020焊縫中心熱影響區(qū)合格線同時

結(jié)合焊接工藝評定試驗

分別對該，

，G20Mn5QT

鑄鋼與Q345C鋼焊接接頭進(jìn)行拉伸試驗、彎曲試驗以及沖擊試驗

綜合分析了該異種鋼節(jié)點，焊縫的力學(xué)性能。經(jīng)

組6鑄鋼與鋼焊接節(jié)點拉Q345CG20Mn5QT伸試驗得出

材料破壞斷裂的位置均出現(xiàn)在鑄鋼件，123母材端

且

組試樣的平均拉伸破壞應(yīng)力值為，

6圖

鑄鋼焊接節(jié)點沖擊試驗10

G20Mn5535．5大于GB/T

2651—2008

《焊接接頭拉伸試驗方綜上結(jié)果可知

該，焊縫接頭的G20Mn5＋Q345CMPa，法

標(biāo)準(zhǔn)的要求值如圖

所示

同時抗彎曲

抗沖擊性能均較好

且其抗拉強度與焊接、

，》470

MPa，G20Mn5QT

鑄鋼、

Q345C接母材的抗拉強度進(jìn)行了對比分析

如圖

所示8。，將該鑄鋼節(jié)點與鋼等兩焊母材基本接近

這也驗證了前面焊材選擇設(shè)計的結(jié)，論

在拉伸試驗中鑄鋼母材均最先出現(xiàn)疲勞破壞。，9。，這是因為鑄鋼屬于脆性材料

其組織疏，600570540510480450G20Mn5QT鑄鋼接頭松

塑韌性較差

當(dāng)該焊接節(jié)點受到破壞應(yīng)力作用、

，合格線時

疲勞破壞源首先產(chǎn)生于母材中的鑄鋼端

這也，

，說明

該異種鋼焊接接頭達(dá)到了等強對接的同時，，又具有較好的塑韌性與抗冷裂性

完全滿足建筑結(jié)，構(gòu)的設(shè)計與使用要求。123456結(jié)論圖焊接接頭抗拉強度曲線8G20Mn5＋Q345C5通過合理的鋼構(gòu)件分段制作

減少施工現(xiàn)，8007006005004003002001000（1）場異種鋼對接焊縫

以及優(yōu)化的焊縫坡口設(shè)計

能，

，572535.5557有效解決該厚板鑄鋼節(jié)點施工空間G20Mn5＋Q345C受限

焊接熱應(yīng)力影響區(qū)過度集中的焊接難題、。核心筒角部鑄鋼節(jié)點施工G20Mn5＋Q345C（2）時

采取合理的焊接順序

有效避免了鑄鋼節(jié)點局部，

，接頭產(chǎn)生較大的應(yīng)力拘束

致使結(jié)構(gòu)焊后產(chǎn)生變形，母材鑄鋼G20Mn5。G20Mn5+Q345CQ345C厚板異種鋼焊接時

結(jié)合，圖接頭與母材的抗拉強度對比9G20Mn5＋Q345C（3）G20Mn5＋Q345C經(jīng)彎曲試驗后

該鑄鋼節(jié)點，理論分析

通過焊接選材

優(yōu)化設(shè)計焊接方法與工，

、（d＝3a，

α＝180°）的

組試樣均未出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象

符合12

，藝參數(shù)

以及采取合理的溫度預(yù)熱

焊中控溫

焊，GB/T

2653—、、焊接接頭彎曲試驗方法

的標(biāo)準(zhǔn)要求》后保溫工藝方法

均能獲得等強匹配

良好塑韌性，

、2008

《。常溫下分別測試了

組鑄鋼節(jié)點試樣焊縫中心3與抗冷裂性的高質(zhì)量焊縫接頭。區(qū)

焊縫熱影響區(qū)的沖擊吸收功、其中焊縫中心A

，KV區(qū)的沖擊吸收功平均值為焊縫熱影響區(qū)的沖參考文獻(xiàn)77

J，：擊吸收功平均值為均大于劉錫良

林

彥

鑄鋼節(jié)點的工程應(yīng)用與研究，

．建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)［J］．82

J，GB/T

2650—2008［1］工藝與新技術(shù)··

43Welding

Technology

Vol．44

No．3

Mar.

2015文章編號：1002－025X(2015)03-0043-03鋁

合

金

攪

拌

摩

擦

點

焊

工

藝

研

究方喜風(fēng)

陳大軍

付

宇

路

浩1，2，1，1南車青島四方機車車輛股份有限公司

山東

青島，機械工業(yè)哈爾濱焊接技術(shù)培訓(xùn)中心

黑龍江

哈爾濱，（1.266111；

2.150046）摘要

采用回填式攪拌摩擦點焊設(shè)備

對

系列鋁合金進(jìn)行了攪拌摩擦點焊試驗

優(yōu)化了焊接工藝參數(shù)

對點焊對接接頭的拉伸

彎，：，6。、曲性能

搭接接頭的剪切

正拉性能以及搭接接頭的疲勞性能進(jìn)行測試

對攪拌摩擦點焊接頭的性能進(jìn)行綜合評價

研究發(fā)現(xiàn)攪拌摩，，、，擦點焊接頭力學(xué)性能優(yōu)良。關(guān)鍵詞

攪拌摩擦點焊

接頭

力學(xué)性能

斷裂形式；：；；中圖分類號文獻(xiàn)標(biāo)志碼：

TG453.9：

BDOI:10.13846/12-1070/tg.2015.03.012用于運動車型年

德國的發(fā)動機罩和后門生產(chǎn)Mazda

RX－8。序言公司把攪拌摩擦點焊技術(shù)應(yīng)用02005，Riftec填充式摩擦點焊是德國HZG中心發(fā)明的一項新型到BMW5系列車型門框和窗框邊柱的生產(chǎn)

川崎重。固相點連接技術(shù)

因其接頭平整美觀

質(zhì)量高

缺陷、工把技術(shù)用于生產(chǎn)列車車頂頂Fastech

360Z，、FSSW少

節(jié)能等眾多優(yōu)點而將成為替代輕合金傳統(tǒng)點連接、板

低熱輸入改變了車頂頂板的平面度及美觀度，［1－4］。技術(shù)的優(yōu)良工藝

填充式摩擦點焊能耗比傳統(tǒng)電阻點。本文開展了某

系列鋁合金材料的填充式攪拌6焊設(shè)備能耗低5％，工作不需要提供大的電流

攪拌摩。摩擦點焊的工藝研究

分別對對接接頭的拉伸性能