Page 44 - 理化检验-物理分册2025年第一期

邹文奇，等：Q235B钢次级结构焊接件疲劳断裂原因

图 3 Q235B 钢次级结构件母材和断口微观形貌
面裂纹，同时在粗晶区存在明显的应力裂纹和冷 3 结语
裂纹。焊接时，在靠近焊缝附近的粗晶区，温度为
（1）次级结构件原材料的Mn元素含量和抗拉
1 100 ℃~A c3 （A c3 为碳钢加热时的相变实际温度），
强度高于国家标准GB/T 700—2006对Q235B钢的
该区域内奥氏体晶粒长大，冷却后得到晶粒粗大的
要求。
过热组织，由于冷却速率快，该区域容易产生内部应 （2）次级结构件定位焊接时，焊缝长度短，冷却
力，使粗晶区产生应力裂纹和冷裂纹，冷裂纹具有延
速率快，焊缝粗晶区存在冷裂纹及应力裂纹。
迟扩展的性质。
（3）次级结构件因受到机械撞击，发生机械变
2 综合分析 形，造成焊缝内部裂纹扩展。

由上述理化检验结果可知：Q235B钢次级结构 （4）次级结构件在长途运输过程中受到周期性
断裂件的冲击性能符合标准要求，化学成分中Mn元 的疲劳应力，造成材料疲劳断裂。
素含量高于标准要求，Mn元素固溶于铁素体和奥氏
参考文献：
体中，扩大了奥氏体区，细化了珠光体；Mn元素含
量的增加，提高了材料的抗拉强度，造成抗拉强度超 [1] 狄国标，刘振宇，郝利强，等．海洋平台用钢的生产现
过Q235B钢的标准要求。 同时，Mn元素含量的增加， 状及发展趋势[J]．机械工程材料，2008，32(8)：1-3．
提高了材料的碳当量和裂纹敏感系数 ，对材料的 [2] 邹家仁，钱建民，李华其．海洋工程用钢的焊接技术现
[7]
焊接性能有不利影响。 状及发展[J]．江苏船舶，2011，28(3)：35-36．
Q235B钢次级结构件装配定位焊接时，由于焊 [3] 付魁军，及玉梅，王佳骥，等．大线能量焊接用船体结
构钢的研究进展[J]．鞍钢技术，2011(6)：7-12．
缝长度短，截面积小，冷却速率快，焊缝容易开裂。
[4] 谢金宏．Q235A钢风扇叶片断裂原因[J]．理化检验（物
采用大线能量焊接可以预防焊缝开裂，但会增大组
理分册），2023，59(4)：8-11．
织内应力。该次级结构件焊接时，热影响区存在冷
[5] 钟振前，朱衍勇，杨春，等．Q235B钢板冷弯裂纹成因
裂纹，这种冷裂纹往往具有延迟的性质。次级结构
分析[J]．理化检验(物理分册)，2011，47(1)：44-48．
件受到机械碰撞后，裂纹进一步扩展。同时，次级结 [6] 花艳侠，李友彬．Q235B钢中厚板弯曲开裂原因[J]．
构件在长途运输过程中出现摆动，使焊接部位受到 理化检验（物理分册），2023，59(4)：54-56．
周期性的疲劳应力作用，最终导致材料发生疲劳断 [7] 丁惠麟，金荣芳．金属构件缺陷、失效分析与实例[M]．
裂现象。 北京：化学工业出版社，2020．

32