抽蓄机组高强钢板焊接接头的断裂韧性研究

贾朋刚，卢从义，霍 岩，文道维，刘玉鑫

(1. 哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150040；2. 哈尔滨电气集团有限公司，黑龙江哈尔滨 150028)

0 引言

高水头抽水蓄能机组的钢岔管等部件需要采用高强度等级钢板。不同强度等级的钢板在焊接加工及使用过程中，不可避免存在各种裂纹缺陷，这些缺陷在外力和环境作用下可能会发生扩展，缺陷的尺寸以及缺陷在构件中的扩展规律是机组安全运行的决定因素[1-2]。断裂韧性是反映材料抵抗裂纹失稳扩展能力的性能指标，是工程中构件安全设计的重要依据[3]。然而，退火处理的抽蓄机组高强钢板焊接接头的断裂韧性在已公开的资料中查询不到，因此在进行焊缝缺陷断裂力学分析时，只能参考其他相近材料的断裂韧性参数，结果的准确性有待商榷[4]。因此，需要研究不同强度等级钢板焊接接头的断裂韧性。本文为了分析不同强度等级钢板焊接接头的断裂韧性，以退火处理的S500Q焊接接头和B780CF焊接接头为研究对象，对比研究焊接接头不同区域的断裂韧性。相关实验结果可为抽蓄机组高强钢板焊接部件的缺陷断裂力学分析与寿命计算提供重要依据。

1 试验材料与参数

1.1 试验材料

试验材料分别选用不同强度等级的具有高塑韧性、优良焊接性及抗层状撕裂特性的调质钢板S500Q和B780CF，规格30 mm×200 mm×300 mm。焊接材料选用ER90S-G和ER110S-G，规格φ1.2 mm，其化学成分见表1，力学性能见表2。

表1 试验材料化学成分 (单位：%)

表2 试验材料力学性能

1.2 焊接接头与焊后热处理

S500Q焊接接头制备采用熔化极气体保护焊(GMAW)，焊材为ER90S-G，保护气体为80%Ar+20%CO2富氩混合气体，采用平焊位置焊接，焊接工艺参数见表3。……