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前言

埋弧焊是工业生产中常用的焊接方法。 它具有焊缝形状美观、焊接效率高、节省焊接材料、劳动强度低等优点，被广泛应用于锅炉压力容器制造行业。 但在实际生产过程中，很多单位往往通过增大埋弧焊的焊接电流来提高生产效率。 因此，本文分析了不同焊接电流下埋弧焊对Q345R钢焊接接头力学性能和组织的影响，以说明焊接电流对压力容器焊接接头安全性的影响。

1 实验材料及试板制备

试验基材为正火Q345R钢板，厚度为40mm。 准备焊接试板S1、S2。 化学成分见表1； 显微组织为珠光体（P）+铁素体（F），如图1所示。

实验采用的槽型为V型，如图2所示。

埋弧焊丝为EM13K（Φ4.0mm），

通量为CHF101，

测试板S1的焊接电流为550~600A，

测试板S2的焊接电流为650~700A，

具体焊接工艺参数见表2。

反面采用碳弧气刨清根，去除未焊透等焊接缺陷，并用磨床磨去刨槽内外的渗碳层和氧化层。 焊后热处理工艺为(610±10)℃×4hr，装炉温度≤400℃，升温降温速度≤55℃/hr，试板冷至400℃以下°C 随炉风冷。

2 实验结果与分析

2.1 焊缝区化学成分检测

焊缝区化学成分按《GB/T4336-2002碳钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法》进行。 焊缝金属化学成分试验结果见表3。

从表3数据可以看出，S1和S2试板焊缝金属化学元素相似，碳当量公式Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5 +(Cu+Ni)/ 15 由计算可知，S1和S2试板焊缝金属的碳当量也相近。 一般来说，低合金钢焊缝金属的抗拉强度和冲击韧性受碳当量的影响，但在本实验中，增加埋弧焊电流对焊缝金属的化学成分和碳当量影响不大。

2.2 焊接接头力学性能检测

按照《GB/T228-2010金属材料拉伸试验方法》，在试板垂直和平行于焊缝的方向截取标准拉伸试样，进行常温拉伸； 按《GB/T229-2007金属材料夏比冲击摆锤试验方法》在焊接接头的焊缝和热影响区截取10mm×10mm×55mm标准冲击试样进行0℃冲击试验，- 10°C、-20°C 和 -30°C； 按照《GB/T2653-2008焊接接头弯曲试验方法》，取侧弯试样进行常温弯曲试验； 按照《GB/4340-20091金属材料维氏硬度试验》，对焊接接头的焊缝和热影响区进行硬度检测。

各项力学性能实验结果如表4所示，拉伸接头均在母材处断裂； 不同实验温度下冲击功的变化趋势如图3所示。

表4实验结果说明：

试板S1、S2焊接接头塑性满足实验要求；

热影响区和焊缝的硬度测试结果几乎一致； 随着焊接电流的增大，焊接接头与焊缝金属的抗拉强度基本相同，但屈服强度下降较多。

从图3可以看出，随着实验温度的降低，试板S1和S2的焊缝及热影响区的冲击功呈下降趋势； 当焊接电流较大时，低于-10℃时热影响区冲击功下降明显，说明大电流对热影响区低温冲击韧性影响较大。

综上所述，增大埋弧焊的焊接电流对焊接接头的形状、硬度和抗拉强度影响不大，但对焊接接头的屈服强度和焊缝的低温冲击韧性影响较大。热影响区。

2.3 焊接接头金相分析

按照《GB/T13298-1991金属显微组织检验方法》对焊接接头进行显微金相分析。 焊缝区域的显微组织如图4所示，图4a和4b所示的两个试件的焊缝组织相同，均为索氏体（S）+铁素体（F），但S1焊缝组织中的铁素体为网状铁素体，S2焊缝组织中的铁素体为块状铁素体。 这是因为S1、S2的焊接电流小，热输入小，冷却速度快焊接接头弯曲试验方法，高温停留时间短，铁素体沿晶界析出，形成网状结构； 而S2的焊接电流大，热输入大，冷却速度慢，高温停留时间长，铁素体会沿晶界析出，形成块状铁素体，易发生脆性断裂, 焊接接头的韧性会降低。 此外，S1和S2焊缝区金相组织的奥氏体晶粒尺寸分别为5.9和5.5，表明S1焊缝晶粒尺寸略小于S2，证明了高温滞留S2时间越长，金属晶粒越大。

上述分析表明，当埋弧焊焊接电流增大时，热输入增大，焊缝金属晶粒增大，冲击韧性降低。

图 5 显示了热影响区的微观结构。 从图5a和5b对比可以看出，试样S1的热影响区组织为珠光体（P）+铁素体（F），试样S2的热影响区组织为珠光体体（P）+铁氧体（F）+少量魏氏体（W）。 这是因为S2焊接电流大，热输入增大，热影响区过热奥氏体晶粒长大严重，使析出的网状铁素体中相互平行生长的针状铁素体，进而富碳奥氏体转变为珠光体，即形成魏氏体组织[4]。 韦氏体是一种可硬化组织，容易降低焊接热影响区的性能指标，特别是塑性和韧性显着降低，容易引起脆性断裂。 10℃大幅下降的重要原因。

3 结论

3.1随着埋弧焊焊接电流的增大焊接接头弯曲试验方法，焊缝金属的化学成分、焊接接头的塑性、硬度和抗拉强度均符合标准要求，但焊缝金属的屈服强度和低温冲击韧性热影响区的范围是有限的。 降低;

3.2随着埋弧焊电流的增大，热输入也随之增大，容易造成焊缝金属晶粒长大，热影响区出现魏氏组织，从而导致焊接接头性能下降拒绝；

3.3 试板S1焊接接头力学性能优于试板S2。 对于工作条件较高（如高压、低温环境）的压力容器，制造时宜采用试板S1的焊接电流。