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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:2046

采(cai)用氬弧焊(GTAM)打底、手工電弧焊(han)(SMAW)填充及蓋面的焊(han)接方法,對接焊(han)接30408不銹(xiu)鋼板,以測試母材和帶焊縫材料的拉伸性能。結果表(biao)明(ming),兩種拉伸試樣在500℃和600℃溫度(du)下(xia)均(jun)為延(yan)性斷裂(lie),而在(zai)700℃時帶有焊(han)縫的試樣發生脆性斷裂。此外,兩(liang)種試樣溫度(du)越高,強度(du)和塑性越低。在500℃時,母材和(he)帶(dai)焊縫(feng)試樣的拉伸強度和(he)拉伸應(ying)變分別約為405MPa和(he)380MPa以及0.420.34;在(zai)700℃時,母(mu)材和帶(dai)焊縫試樣的拉(la)伸強度和拉(la)伸應變分別約(yue)為220MPa180MPa以及0.260.11

30408不銹(xiu)鋼的(de)焊接(jie)性(xing)(xing)(xing)能(neng)和延(yan)展性(xing)(xing)(xing)能(neng)良好,常用于高(gao)溫(wen)壓力(li)容器和壓力(li)管道,且廣(guang)泛應(ying)用于化工機械和電器等行業。高(gao)溫(wen)拉伸(shen)試(shi)(shi)驗主(zhu)要用來檢測金屬材料(liao)(liao)不(bu)同(tong)溫(wen)度(du)下的(de)力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng),且測試(shi)(shi)時要保證將試(shi)(shi)樣加熱到所需溫(wen)度(du)。國內(nei)外學者已經(jing)對(dui)材料(liao)(liao)的(de)高(gao)溫(wen)力(li)學性(xing)(xing)(xing)能(neng)進(jin)行了研(yan)究。例(li)如(ru):Brnic J等研究了304不銹鋼在(zai)高溫下(xia)力(li)學(xue)性能對蠕變的影響,并證明304不銹(xiu)鋼(gang)可以作為(wei)耐蠕變(bian)的材料;王殊尋等人(ren)研(yan)究發現,在(zai)一定范圍內(nei)升高溫度能改善(shan)30408不銹鋼的(de)塑性(xing),但溫度(du)升高到600℃時,材料晶界明(ming)顯出現弱化現象。本文以(yi)30408不銹鋼材料作為研究對象,測(ce)試母材和(he)帶焊縫兩(liang)(liang)種試樣(yang)的(de)拉(la)伸性(xing)能,對比分(fen)析兩(liang)(liang)種不同(tong)(tong)試樣(yang)在(zai)不同(tong)(tong)高溫下的(de)屈服強度(du)和(he)抗拉(la)強度(du)等力(li)學(xue)性(xing)能。

1焊(han)接(jie)工(gong)藝設計(ji)

本(ben)文(wen)采用的(de)材(cai)料為固溶處理后的(de)30408不銹鋼板(ban),尺(chi)寸為16mm(厚)×100mm(長)×200mm(寬),并采用金屬分(fen)(fen)析光譜儀測試(shi)得到其化學成分(fen)(fen)含量,如表1所示。取試樣前的(de)母材和(he)帶焊縫材料,如圖1所(suo)示。

1b)試板采用GTAM打底(di)且SMAW填充及蓋(gai)面(mian)的焊接方(fang)法,按照表2中的(de)(de)焊接工藝參數對接焊接給定的(de)(de)試板(ban)。焊接前,采用機械方法及(ji)有機溶劑清理焊絲(si)和焊接部位表面的(de)(de)鐵銹、油漬以及(ji)其他污物(wu)。

2試(shi)樣的制備(bei)及試(shi)驗裝置(zhi)

2.1試樣的制備

母材(cai)和帶焊(han)縫材(cai)料(liao)的拉伸試樣取(qu)樣位(wei)置,如圖2所示,位于厚度中間位置。兩種試樣按照《金(jin)屬材料拉伸實驗-高溫實驗(yan)方法》GB/T 228.22015進行(xing)設計和加工,且試樣尺寸為(wei)Φ8mm×160mm×M15mm,設計圖紙及試樣加工后的(de)實物分別如圖3和圖4所示。

2.2試驗裝置及試驗方法(fa)

高(gao)溫拉伸試驗采用MTS 647高溫拉(la)伸材料試(shi)驗機,測定(ding)兩種不(bu)同(tong)試(shi)樣在(zai)500℃、600℃和700℃下的力學性能(neng)

3試驗結果分(fen)析

3.1高溫下斷裂方式分析

無焊縫(feng)試樣和帶焊縫(feng)試樣分別在500℃、600℃以(yi)及700℃溫度下拉伸的斷裂宏觀照片(pian)如圖7所示。

由圖7a)可得:母材試(shi)樣在(zai)高溫(wen)拉伸過程中(zhong)為延性(xing)斷裂;斷口(kou)(kou)為杯錐(zhui)狀斷口(kou)(kou),由纖維區(qu)(qu)、放射(she)區(qu)(qu)和表(biao)面(mian)光滑的剪切唇構(gou)成,且溫(wen)度越(yue)高,斷面(mian)收縮率越(yue)大[9]。由(you)圖7b)可知:帶焊縫試樣在500℃和600℃下拉伸的斷口為典型的延性斷裂,而(er)700℃下拉伸的斷(duan)裂接近于脆性斷(duan)裂,斷(duan)口(kou)較齊整且位于(yu)焊縫處。

3.2高溫下試件的拉伸強度和拉伸應變分析

母材試樣和(he)帶焊縫(feng)試樣分別在(zai)500℃、600℃以(yi)及(ji)700℃溫(wen)度下拉伸的強度和應變,如圖(tu)8所示。

由(you)圖8可知,母材試樣在3個溫(wen)度(du)下的拉(la)伸強(qiang)度(du)分別為405MPa360MPa220MPa,拉伸(shen)應變分別約為0.420.330.26;帶焊縫試樣拉(la)伸強度在3個溫度下分別(bie)為380MPa320MPa和(he)180MPa,拉伸(shen)應(ying)變分別為0.340.270.11

通過數據對比,在相同的高溫環境下,母材試樣的拉(la)伸(shen)(shen)強度和(he)拉(la)伸(shen)(shen)應變都大于(yu)帶焊縫試樣。但(dan)是,隨著(zhu)試驗溫度的升高,兩種試樣的拉(la)伸(shen)(shen)強度和(he)拉(la)伸(shen)(shen)應變都將降低。

4結論

本(ben)文(wen)進行了30408不銹鋼母材試樣和帶(dai)焊縫試樣分別在500℃、600℃和700℃溫(wen)度(du)下(xia)的高(gao)溫(wen)拉伸試驗,可得出如下(xia)結(jie)論(lun):

130408不銹鋼母(mu)材試樣和(he)帶焊縫試樣在500℃和600℃溫度下(xia)的斷(duan)裂為延性斷(duan)裂,而在700℃溫度下的斷口(kou)較平整;

2)通過數據對(dui)比,在相同的高溫環境下,母(mu)材試(shi)樣的拉(la)伸(shen)強度和(he)拉(la)伸(shen)應(ying)力都大于帶焊縫試(shi)樣;

3)隨著試驗溫度(du)的升高,兩種試樣的拉伸(shen)強度(du)和拉伸(shen)應力均降低。

本文標簽:30408不銹鋼 

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