【摘 要】
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多丝埋弧焊作为高强度厚壁输送管制造的核心技术,不仅可以实现高速焊接,同时也可得到性能优良的焊接接头,但是由于焊接热影响区(HAZ)是整个焊缝的薄弱环节,其性能主要取决于热循环参数,因此明确温度场和热循环对研究HAZ性能有重要意义。本文开发了一种复合热源模型,通过数值模拟得到粗晶区和细晶区的热循环曲线。通过逐一添加热源的模拟方法,明确了每个热源对其温度场、热循环特征的作用。以雷卡林薄板温度场为基础,
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多丝埋弧焊作为高强度厚壁输送管制造的核心技术,不仅可以实现高速焊接,同时也可得到性能优良的焊接接头,但是由于焊接热影响区（HAZ）是整个焊缝的薄弱环节,其性能主要取决于热循环参数,因此明确温度场和热循环对研究HAZ性能有重要意义。本文开发了一种复合热源模型,通过数值模拟得到粗晶区和细晶区的热循环曲线。通过逐一添加热源的模拟方法,明确了每个热源对其温度场、热循环特征的作用。以雷卡林薄板温度场为基础,t6/5为评价指标,建立了适合于四丝内焊+五丝外焊的当量线能量,采用该线能量能够利用雷卡林公式获得准确的热循环曲线。通过数值模拟获得焊接热影响区各个分区的热循环曲线,利用热模拟试验获得焊接热循环对其硬度的影响规律。四丝内焊的温度场中,第三个热源对熔深的影响最大,在第一个和第二个热源作用的基础上,熔深增加的幅值占总熔深的20%,第四个热源对熔宽的影响最大,熔宽增加的幅值占总熔宽的36%。当第三个热源作用时,出现了首个t8/5值,第四个热源作用时,粗晶区的t8/5为35s。在五丝外焊的温度场中,第四个热源对熔深的影响最大,在第一个、第二个和第三个热源作用的基础上,熔深增加的幅值占总熔深的14%,第五个热源对熔宽的影响最大,熔宽增加的幅值占总熔宽的21%。当第四个热源作用时,出现首个t8/5值,第五个热源作用时,粗晶区的t8/5为44s,其中的t6/5增加最多。热影响区硬度及强度的实验结果表明,细晶区中存在明显的软化现象。峰值温度为1000℃处于焊接接头热影响区的细晶区,抗拉强度和屈服强度分为674MPa和534MPa,硬度200Hv0.2,屈服强度比母材下降了27%,硬度比母材下降了13%。主要原因是准多边铁素体的数量更多、体积更大,同时在晶界处存在大量细小块状M-A组元。由于M-A尺寸增大,其强化作用减弱,而准多边铁素体数量增加也将使该区的强度降低。当峰值温度为1300℃处于焊接接头热影响区的粗晶区,随着t8/5的增加,硬度降低,主要是因为贝氏体含量降低,铁素体组织增加导致硬度降低。冷却速度V6/5越大,硬度越高,V6/5越小,晶粒的尺寸增大,M-A尺寸增大,其强化作用减弱,从使得硬度降低,V6/5越大,组织内部弥散分布大量的细小的M-A岛,从而提高了硬度。
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