实验3 减压蒸馏（4学时）.doc

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1、14MnNbq铁路桥梁钢双细丝双弧焊接试验研究摘　要：研究了铁路钢结构桥梁用14MnNbq钢双细丝双弧埋弧焊接多种母材与焊材匹配的对、角接接头的性能和组织状况，较为深入地分析了接头性能与组织的关系。结果表明，采用双细丝双弧埋弧焊接工艺，可以改善焊接热循环和接头的组织状况，保证接头较高的力学性能要求，并且调整焊缝成分方便，生产效率高。关键词：14MnNbq桥梁钢；双细丝双弧焊接；焊缝组织；焊接热循环前言钢结构桥梁在大型公路铁路桥梁中的应用越来越广泛，例如，在芜湖长江大桥、武汉天兴洲公铁两用桥(投资100亿)和武汉阳逻公路桥(

2、投资20亿)等国家重点建设工程中得到广泛应用，为国民经济的飞速发展起着重要的作用。由于钢结构桥梁的高质量要求，使得焊接，特别是现场焊接适应性强的自动焊接技术显得至关重要。由于桥梁生产工期紧，要求焊接生产的装备必须保证满足高生产率和优质可靠的焊接质量。14MnNbq钢是武汉钢铁公司新研制生产的桥梁用钢，具有高的韧性、强度和较好的焊接性能。芜湖长江大桥是我国20世纪末刚建成通车的国内最大公路铁路两用桥，全部采用14MnNbq作为钢梁用钢。整个钢梁结构整体节点采用全焊结构，由于节点中很多焊缝是直接传力焊缝，焊缝的质量是制造过程中

3、质量的关键。因此，资料!对其接头性能有较高要求：对接及角接接头的焊缝、熔合线和热影响区的-30℃[低温冲击值必须分别大于或等于48J和34J而屈服强度σ分别不大于母材的100MPa和120MPa。目前对于14MnNbq钢长直焊缝的焊接基本采用粗丝埋弧焊接法，对于有些接头，如角焊缝的性能虽能满足使用要求，但是其屈服强度较高，低温韧性储备不充分，有必要进行降低强度、保持韧性方面的技术研究。双细丝双弧焊接技术具有高效节能、接头力学性能好等优点。对于采用该技术焊接14MnNbq钢是否能达到14MnNbq钢焊接接头降强保韧的技术要求

4、，改善接头的组织状况，需要进行较为深入的研究。1试验原理采用MZ型埋弧焊接小车改装的双丝焊机，可以同时送进2根φ1.6~2.5mm的实(药)芯焊丝，每根焊丝各配电源1台，双细丝双弧埋弧焊接法的基本原理如图1所示。通过调节MZ型小车的调整机构，可以改变2根焊丝之间的距离。当间距较小时，2个电弧具有共同的电弧空间(如图1a所示)，这时前端电弧起着预热及造成熔深的作用，后端电弧起提高生产率的作用；当间距较大时，2个电弧没有共同的电弧空间(如图1b所示)，这时前端电弧有造成熔深和预热的作用，后端电弧有提高生产率、延缓焊缝冷却速度和

5、后热处理前一层焊缝的作用。前种方式易于通过焊丝匹配调整焊缝成分，达到调节接头组织与性能的目的。通过大量的工艺实验证明，双细丝双弧焊接技术除具有熔化系数大、电流可调范围宽、节约电能、焊接质量好等优点外，还具有以下特点：a.生产效率高。由于2个电源供给2个电弧焊接，其生产率比单丝单弧焊接提高1倍。例如，采用2个300A的双细丝双弧焊接与粗丝单电弧焊接相比，其熔敷率比为10.5/6.4可以提高生产率60%以上。厚板焊接时，双细丝双弧焊接可以开小坡口，生产率可进一步提高。b.焊接裂纹倾向小。一般针对厚板或含碳及合金元素较多的材料的

6、焊接，需要首先进行预热以减少裂纹倾向，增加了生产的工序和操作者的劳动强度，提高了生产成本。而采用双细丝双弧焊接方法，由于其前端电弧的预热作用和后端电弧的后热作用，材料焊接的裂纹倾向要小得多，减少了生产过程中预热和层间温度的控制环节。例如，采用双弧焊接技术焊接50mm厚的常用桥梁用钢14MnNbq板材，可以不预热焊接，也未见裂纹；甚至采用合理的焊接材料匹配与焊接工艺，可以不预热焊接D6AC超高强钢(强度级别为1350MPa)，也未见裂纹。c.焊缝机械性能好。由于采用粗丝大电流焊接桥梁的一些焊缝时，有时会出现强度高、冲击韧性低

7、的结果，超过了铁道部有关桥梁生产的标准，因而必须采取降强增韧的措施。由于双弧技术的焊接接头可以形成有利的窄长温度场和双峰值热循环，降低了熔池的最高温度，减少了接头的过程程度和接头HAZ区的宽度，故采用双细丝双弧焊接技术可以明显的降强保韧，从而提高了接头的韧性，改善了焊缝的组织与性能。d.焊缝成分可以适当调整。采用不同的焊丝匹配，进行焊缝渗合金，可以满足不同的焊缝性能要求。在桥梁焊接中，研究一种新型的专用焊接材料需要进行较大的投入，采用双弧焊接技术可以增加常规焊接材料的适用性。在机车车辆结构中，可采用双丝焊接技术进行含碳量较

8、高的车轮轮缘的堆焊修复。为了方便调整焊缝的成分，该试验采用共熔池双丝双弧焊接法，即将2焊丝间距调至20~30mm这样可以形成较为窄长的熔池和窄的HAZ宽度。2试验过程2.1单面坡口单层模拟对接焊母材为厚度50mm的14MnNbq钢。焊接材料：考虑到保持较低的σs,和高的低温韧性，选用了3种组合：A匹配为