[发明专利]一种异种钢焊接冷裂敏感性预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接冷裂纹敏感性预测技术领域，特别是涉及一种异种钢焊接冷裂敏感性预测方法。

背景技术

现有技术中，评定钢种冷裂纹倾向常采用焊接热影响区最高硬度测定、斜Y型坡口焊接裂纹试验、插销试验方法。但目前所有的技术大都是针对同种钢材的冷裂敏感性试验方法，国内尚无对异种钢焊接冷裂敏感性进行预测的有效的试验方法。而实际焊接生产中，常常会遇到异种钢的焊接出现冷裂纹，由于冷裂纹的存在对焊接构件的安全服役具有严重的威胁，可能会造成构件在使用过程中出现断裂等灾难性事故的发生。为了预防异种钢焊接接头中冷裂纹的产生，往往采用优化焊接工艺参数的方法。而优化焊接工艺参数的前提是对现有焊接工艺参数的合理性进行评价，检验该焊接条件下接头是否具有裂纹倾向。但现有技术中尚无对异种钢焊接冷裂纹敏感性进行评价的判据，因此对异种钢焊接接头的冷裂倾向进行判定较为困难。热影响区硬度是评价钢材冷裂纹敏感性的一个重要依据，组织的硬度越高，脆性越大，冷裂敏感性越高。因此对异种钢焊接接头热影响区的硬度进行预测，有利于评价焊接冷裂纹敏感性和整个焊接接头的可靠性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种异种钢焊接热影响区最高硬度测定冷裂纹敏感性试验方法，能够实现对异种钢焊接冷裂敏感性的预测，通过该方法可对异种钢焊接工艺的优化提供可靠的依据。

本发明所采用的技术方案是：

1、试验部分

步骤一，通过焊接试验测定异种钢焊接HAZ产生冷裂纹的最高硬度临界值H_max（cr）：

如图1两种钢材焊接时，金属一和金属二规格为40mm×120mm对接，板厚20mm（板厚小于20mm无需加工）。焊条可选与金属一或者金属二相匹配的焊条（高匹配或者低匹配焊条），也可选等级在金属一和金属二之间的焊条（中匹配焊条）。采用不同的焊接工艺参数焊接多组试样，试件焊后在静止的空气中自然冷却，且不进行任何热处理。焊后待冷却12h以上后取测量硬度的试样，在室温下，采用机械加工方法垂直切割焊缝的中部，然后在此断面上取硬度的测量试样，并且切割时必须边冷却边加工，以免焊接热影响区的硬度因断面温度的升高而降低。硬度测量试样的检测面经研磨后，再加以腐蚀。然后如图2所示，划一条既与熔合线底部相切，又平行于试板表面的直线，在此直线上每隔0.5mm进行室温下载荷为10kg的维氏硬度的测定，切点及其两侧各7个以上的点作为硬度的测定点。结合显微观察试样表面，将出现裂纹时的最高硬度值统计出来，则此一系列数值中的最小的H_max即为产生冷裂纹的硬度临界值。

步骤二，通过正交试验得到HAZ最高硬度H_max预测公式：

将HAZ最高硬度H_max作为指标，预热温度T₀、热输入E、板厚h作为试验因子，通过选取合适的水平进行焊接和热响区硬度测试，最后利用Matlab软件进行回归分析，最终得到HAZ最高硬度预测公式。

H_max(cr)＝a₀+a₁X₁+a₂X₂+a₃X₃+a₄X₁₂+a₅X₁₃+a₆X₂₃+a₇X₁₂₃

其中，H_max（cr）——临界断裂最高硬度；X₁——预热温度T₀；X₂——热输入E；X₃——板厚h；X₁₂——T₀与E交互作用；X₁₃——T₀与h交互作用；X₂₃——E与h交互作用；X₁₂₃——T₀、E、h三者交互作用；a₀至a₇——各项系数。

2、预测部分