焊接熱輸入對(duì)低合金高強(qiáng)鋼焊接熱影響區(qū)組織性能的影響

　　將低合金高強(qiáng)鋼ASTMA572GR.65鋼（以下簡(jiǎn)稱GR.65鋼）用于特高壓鐵塔的制造不僅可以增加鐵塔的整體強(qiáng)度，減少鋼材的使用量，而且也降低工程的總造價(jià)，目前已經(jīng)越來(lái)越多地在使用中。然而，該鋼材淬硬傾向較大，硬度較高，焊后產(chǎn)生的裂紋（尤其是冷裂紋）傾向較大，從而影響了鐵塔的質(zhì)量。
　　
　　對(duì)于焊接熱影響區(qū)的研究，諸多文獻(xiàn)根據(jù)實(shí)際的焊接工藝參數(shù)，通過(guò)焊接熱模擬機(jī)來(lái)生成焊接熱影響區(qū)試樣，這種方法雖然可以將焊接熱影響區(qū)進(jìn)行放大，以方便研究，然而也有文獻(xiàn)指出焊接熱模擬機(jī)得到的樣本參數(shù)和實(shí)際焊接中得到的樣本參數(shù)存在著誤差。基于上述考慮，通過(guò)采用焊接實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)GR.65鋼焊接熱影響區(qū)進(jìn)行研究，通過(guò)在不同的預(yù)熱溫度（TP）條件下，研究焊接熱輸入（E）對(duì)其焊接熱影響區(qū)組織及力學(xué)性能的影響，為GR.65鋼在特高壓焊接塔架焊接中裂紋的控制提供理論與實(shí)驗(yàn)參考。
　　
　　實(shí)驗(yàn)材料為熱軋狀態(tài)GR.65鋼，尺寸為300mm×200mm×10mm，其化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）為：0.203C，0.043Si，1.26Mn，0.006P，0.001S，0.046Nb，0.019Ni，0.012Cr，0.29Al，0.018Cu。采用45°L形坡口，坡口鈍邊2mm。焊接材料為Φ1.2mm的ER55-G型焊絲。焊接方式為CO2氣體保護(hù)焊，焊接設(shè)備型號(hào)為YM-500KR，采用單道對(duì)接焊，焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表1。焊后室溫下空冷，之后進(jìn)行沖擊和硬度測(cè)試。
　　

試樣	電流　 I/A	電壓 　　 U/V	焊接速度 　　 　v/（mm·min-1）	預(yù)熱溫度 　　 　　TP/℃	熱輸入 　　 　　E/（kJ·cm-1）	冷卻時(shí)間 　　 　　t8/5/s
A	196~197	20	200	110	10	12
B	196~197	20	200	15	10	8
C	390~391	40	200	110	40	216
D	390~391	40	200	15	40	127

　　　
　　GR.65鋼在焊接線能量為10kJ/cm時(shí)，焊接熱影響區(qū)的寬度為4mm左右，而40kJ/cm時(shí)會(huì)達(dá)到9mm左右。在不同的焊接線能量輸入下，粗晶區(qū)的晶粒尺寸相差很大，線能量為40kJ/cm時(shí)粗晶區(qū)的平均晶粒尺寸幾乎是10kJ/cm時(shí)的2倍。這說(shuō)明GR.65鋼在大線能量下對(duì)奧氏體晶粒的抑制作用是有限的，而在小線能量下，由于Nb（C,N）的釘扎作用，會(huì)對(duì)奧氏體晶粒長(zhǎng)大產(chǎn)生阻礙作用。在小焊接線能量（10kJ/cm）下，焊前預(yù)熱與不預(yù)熱相比可以細(xì)化板條馬氏體、M-A塊等淬硬組織，對(duì)粗晶區(qū)韌性起有利作用；而大線能量（40kJ/cm）下，焊前預(yù)熱不僅會(huì)使粗晶區(qū)組織更加粗大，而且更容易產(chǎn)生上貝氏體等力學(xué)性能比較差的組織，嚴(yán)重降低粗晶區(qū)韌性，在焊接中需要引起注意。