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30408不銹鋼焊縫高溫下力學性能研究

來源:至德鋼業 日期:2022-07-01 11:08:31 人氣:1692

采用(yong)氬弧(hu)焊(GTAM)打底、手工(gong)電弧焊(han)(SMAW)填充及蓋(gai)面的焊(han)接方法,對(dui)接焊(han)接30408不銹鋼板,以測試(shi)母(mu)材和帶焊縫材料(liao)的(de)拉伸性能。結果表明,兩種拉伸試(shi)樣(yang)在500℃和600℃溫度下均為延性斷裂,而在700℃時帶有(you)焊縫的試(shi)樣(yang)發生脆性斷裂。此外,兩種試(shi)樣(yang)溫度越高,強度和塑性越低(di)。在(zai)500℃時,母(mu)材(cai)和帶(dai)焊縫試樣(yang)的拉伸強(qiang)度和拉伸應變分別約為405MPa380MPa以及0.420.34;在700℃時(shi),母材和(he)帶焊縫試樣的拉(la)伸(shen)強度(du)和(he)拉(la)伸(shen)應變分別約(yue)為220MPa180MPa以及0.260.11

30408不銹鋼(gang)的焊接性能和延展性能良好,常用于高(gao)溫壓(ya)力(li)容(rong)器(qi)和壓(ya)力(li)管(guan)道(dao),且(qie)廣泛應用于化工機械(xie)和電器(qi)等行業。高(gao)溫拉(la)伸試(shi)驗(yan)主要用來(lai)檢測金屬(shu)材料(liao)不(bu)同溫度(du)(du)下的力(li)學(xue)性能,且(qie)測試(shi)時要保證將試(shi)樣加(jia)熱(re)到所需溫度(du)(du)。國(guo)內外學(xue)者已(yi)經對材料(liao)的高(gao)溫力(li)學(xue)性能進(jin)行了(le)研究。例如:Brnic J等研究了(le)304不(bu)銹鋼(gang)在(zai)高溫下力學性能對蠕(ru)變的影(ying)響,并證明304不銹鋼可以(yi)作為耐蠕變的材料;王殊尋等(deng)人研(yan)究發現,在一定范圍內升高溫度能改善30408不銹(xiu)鋼(gang)的塑性,但溫度升高到600℃時,材料晶(jing)界明顯出現弱化現象。本(ben)文以30408不銹鋼(gang)材(cai)料作為研究對象,測試母材(cai)和帶焊(han)縫兩種(zhong)試樣(yang)的拉伸性(xing)能(neng),對比分析兩種(zhong)不同試樣(yang)在不同高溫下的屈服強(qiang)度和抗拉強(qiang)度等力(li)學性(xing)能(neng)。

1焊接工藝(yi)設(she)計

本文采用的材料(liao)為固溶處理后的30408不(bu)銹鋼板,尺寸(cun)為16mm(厚)×100mm(長(chang))×200mm(寬),并采用金屬分(fen)析(xi)光(guang)譜儀測試得到其(qi)化學(xue)成分(fen)含量,如表1所(suo)示。取(qu)試樣前的母(mu)材和帶焊縫材料,如圖(tu)1所示。

1b)試板采用GTAM打底且SMAW填充及(ji)蓋面(mian)的焊接方(fang)法,按照(zhao)表2中的焊(han)(han)接工藝參數對接焊(han)(han)接給定的試板(ban)。焊(han)(han)接前,采(cai)用機械(xie)方法及有機溶劑清理焊(han)(han)絲(si)和焊(han)(han)接部位(wei)表面的鐵(tie)銹、油漬以及其他污物。

2試樣的(de)制備及試驗裝置

2.1試樣(yang)的制備

母(mu)材和帶焊縫材料的拉伸試樣取(qu)樣位置(zhi),如圖2所示,位于厚度中間(jian)位置。兩種試樣(yang)按照《金屬材料拉伸實驗(yan)-高溫實驗(yan)方法》GB/T 228.22015進(jin)行(xing)設計(ji)和加(jia)工,且試樣尺寸為(wei)Φ8mm×160mm×M15mm,設計圖(tu)紙及試樣加(jia)工后的實物分(fen)別如圖(tu)3和圖(tu)4所示。

2.2試驗裝置及試驗方法

高溫拉伸試驗采用MTS 647高溫拉伸(shen)材料(liao)試驗機(ji),測定兩種(zhong)不(bu)同試樣在500℃、600℃和700℃下的(de)力學性能

3試(shi)驗結果分析

3.1高溫(wen)下斷(duan)裂方式分析

無焊縫試樣和帶焊縫試樣分(fen)別在500℃、600℃以及700℃溫度下拉伸的斷(duan)裂宏觀照片如圖7所示。

由圖7a)可得:母(mu)材試(shi)樣在(zai)高(gao)溫拉伸過程中為(wei)延性(xing)斷(duan)裂;斷(duan)口為(wei)杯錐狀(zhuang)斷(duan)口,由(you)纖(xian)維區、放(fang)射區和表面(mian)光滑的剪切唇構成,且溫度越高(gao),斷(duan)面(mian)收縮率(lv)越大(da)[9]。由圖7b)可知:帶焊縫(feng)試樣在(zai)500℃和600℃下拉伸的斷(duan)口為典(dian)型的延性斷(duan)裂,而700℃下拉(la)伸的斷(duan)裂接近于脆性斷(duan)裂,斷口較齊(qi)整(zheng)且(qie)位于焊縫處。

3.2高溫下試件的(de)拉(la)伸(shen)強度和拉(la)伸(shen)應變分(fen)析

母(mu)材試樣(yang)和帶(dai)焊(han)縫(feng)試樣(yang)分別在500℃、600℃以(yi)及700℃溫度下拉伸的(de)強度和(he)應變,如圖8所示。

由圖8可(ke)知,母材試(shi)樣在(zai)3個溫度下的拉(la)伸強(qiang)度分別為(wei)405MPa360MPa220MPa,拉伸應變(bian)分別約為(wei)0.420.330.26;帶焊縫試樣拉伸強度在3個(ge)溫度下分別為380MPa320MPa180MPa,拉伸應變分(fen)別為(wei)0.340.270.11

通過(guo)數據對比,在(zai)相同的高(gao)溫(wen)環(huan)境下,母材試(shi)樣的拉(la)伸(shen)強度(du)和拉(la)伸(shen)應變(bian)都(dou)大(da)于帶焊縫試(shi)樣。但是,隨著試(shi)驗溫(wen)度(du)的升高(gao),兩種試(shi)樣的拉(la)伸(shen)強度(du)和拉(la)伸(shen)應變(bian)都(dou)將降低。

4結論

本(ben)文進行(xing)了30408不銹(xiu)鋼母材試樣(yang)和帶(dai)焊縫試樣(yang)分別在(zai)500℃、600℃和700℃溫度下(xia)(xia)的高溫拉伸試驗,可得出如(ru)下(xia)(xia)結論:

130408不(bu)銹鋼母材試樣(yang)和帶焊縫試樣(yang)在500℃和600℃溫度下(xia)的斷裂為延性(xing)斷裂,而在700℃溫度(du)下的斷口(kou)較(jiao)平整;

2)通(tong)過數據對比(bi),在相(xiang)同的高溫環(huan)境下(xia),母材試樣的拉(la)伸(shen)強(qiang)度和拉(la)伸(shen)應(ying)力都大于帶焊(han)縫試樣;

3)隨著試驗(yan)溫度(du)的升高(gao),兩種試樣(yang)的拉(la)伸(shen)強度(du)和(he)拉(la)伸(shen)應力均降低。

本文標簽:30408不銹鋼 

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