骆文泽 成慧梅 刘红艳 王义峰 叶延洪 邓德安

1.重庆大学材料科学与工程学院,重庆,400045

2.河钢集团邯钢公司,邯郸,056015

0 引言

在当前努力实现“碳达峰”和“碳中和”目标的背景下,采用低合金高强、超高强钢材替代如汽车、轨道车辆和船舶等运载工具、工程机械及矿山机械中使用的传统碳钢材料,能显著降低结构的自重,进而减少能耗,达到环境友好的目的,并能带来良好的社会效益和经济效益[1-3]。Q960调质钢(屈服强度不低于960 MPa)是我国近年来开发的低合金高强钢,目前已经开始用于实际工程结构的制造。

在钢结构焊接组装过程中,熔化焊接技术由于其成本较低、生产率高以及适应结构设计的灵活性大等优势而被广泛采用。但是,由于电弧热源具备热流密度大且局部集中的特点,在焊接过程中不可避免地会形成非均匀温度场,从而导致焊件中产生高的残余应力和显著的焊接变形[4]。焊接过程中的瞬态拉应力和拉伸焊接残余应力分别是热裂纹和冷裂纹产生的重要诱因,而拉伸残余应力在服役过程中不仅会缩短结构的疲劳寿命和加剧应力腐蚀,甚至会导致结构发生脆性断裂;焊接产生的压缩残余应力在薄板结构中会显著降低结构屈曲强度与稳定性。理论上,焊接导致的残余应力峰值与材料屈服强度成正相关关系,即材料的屈服强度越高,焊后产生的残余应力峰值越大,该峰值可以达到甚至超过材料的常温屈服强度。

国内外学者近年来对Q345、Q390和Q460等强度级别相对较低的钢焊接接头或结构的残余应力与焊接变形已经进行了较为系统和深入的研究[5-10],并获得了较丰富的实验数据和数值模拟结果。……