焊接接头热影响区软化是细晶粒钢焊接时普遍存在的问题。用有限元分析方法,分析热影响区软化的焊接接头屈服强度和抗拉强度,以及接头上的应力分布和变形机制。分析结果表明,软化热影响区的屈服应力降低和宽度增加对接头的屈服强度降低影响较小,而对接头抗拉强度降低影响较大,提高焊缝的屈服应力可以提高热影响区软化接头强度。同时发现,当外加应力超过软化热影响区的屈服应力时,在热影响区及其附近区域出现了三轴应力状态,主应力及Mises等效应力在有屈服应力差别的区域交界处发生突变,使热影响区的Mises等效应力降低,与之相邻区域的Mises等效应力升高,从而可以对软化热影响区宽度及软化程度影响焊接接头强度的机制进行解释。
沪通长江大桥钢桁梁主要采用Q370qE和Q420qE钢板，在焊接工艺评定试验中发现部分Q370qE钢接头热影响区硬度超标（硬度值＞380 HV10）。针对此情况，采用不同的接头形式、焊接方法、焊接材料进行多组焊接对比试验，研究不同焊接工艺及钢板化学成分对钢结构接头热影响区硬度的影响。研究结果表明：钢板的材质与接头热影响区硬度超标有较大的相关性；控制焊接热输入及焊道层间预热温度，并尽量采用多层多道焊的焊接方式，能够有效控制接头热影响区硬度超标问题；钢板中的碳元素含量及合金元素配比对接头热影响区硬度有影响，应严格控制碳元素含量，优化合金元素配比。
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