焊接参数对高强钢焊接接头疲劳寿命的影响

毛为乙 黄江华 太平

1.概述

现代高层建筑对混凝土泵车臂架长度要求越来越高，臂架材料强度级别不断升高，现已达到1000MPa级，在生产中必须采用最优越的焊接参数，才能保证高强钢焊接接头 更高的疲劳寿命。因此，研究焊接参数对高强钢WELDOX960E焊接接头疲劳寿命的影响，对焊接工艺优化和提升产品寿命具有十分重要的意义。

2.试验准备

根据ISO15614-1规定，从WELDOX960E钢（10mm）上取8件对接接头试板，试板化学成分如表1所示。试板按图1开坡口后分别按表2焊接参数采用气保焊方法焊接，焊缝质量符合ISO5817的B级规定。探伤合格的试板按GB2649规定加工光滑试样，4种试板各取6件试样。

3.试验与分析

（1）疲劳寿命曲线 试样在MTS试验机上进行疲劳试验，应力比R=-1，频率5Hz，在室温下轴向拉伸循环加载至试样断裂，记录循环加载次数。

4种试板24件试样的疲劳断裂位置都在焊缝热影响区；将疲劳试验数据用疲劳寿命经验幂函数拟合成S-N疲劳寿命曲线，如图2所示。从S-N疲劳寿命曲线可以看出，4种试板在同样应力水平情况下的疲劳寿命排序如下：1#试板最高、2#试板第二、3#试样第三、4#试样最低，即随着焊接热输入的增加，试板的疲劳寿命有降低的趋势。

表1 WELDOX960E钢的化学成分（质量分数） （%）

表2 试板焊接参数

图1 接头形式

图2 S-N疲劳寿命曲线

4.结语

高强钢WELDOX960E的材料供货状态为调质状态，受焊接高温影响，接头热影响区出现软化，焊接热输入越高其软化程度越严重，试样疲劳寿命越低，是疲劳试样在热影响区断裂的主要原因。因此，优化焊接参数，不仅可以提升高强钢结构件的疲劳寿命，而且能够提升产品竞争力。20140818