焊接热模拟试验及其局限性

众所周知，管线钢在经受焊接热及应力、应变后的热影响区组织和性能是决定焊接接头质量和影响管线安全、可靠运行的关键，因此如何改善焊接热影响区的组织和性能，是人们一直关注的重要问题。

焊接热模拟试验就是利用焊接热模拟试验机，对试样进行与实际焊接时相同或相近的热循环，使得试样在一个相当大的区域（如3～7mm）获得与所需研究的热影响区特定部位相同或相近组织状态，因而可以制备足够尺寸的试样，对其进行各种性能的定量测试或组织结构分析。

焊接热模拟试验的主要参数包括平均加热温度、最高加热温度T_max、高温停留时间t_H和800～500℃的冷却时间t_8/5。这些参数可以通过对实际焊接热循环曲线的测定来确定，也可以通过有关公式进行计算。至今，已经提出了许多相当准确的计算公式，因此，热模拟试验参数的确定一般都利用有关公式计算，如果需要，再通过实际焊接热循环曲线的测定对计算值进行修正。

对壁厚为8mm的管线钢在不同焊接热输入的热循环参数下进行计算和实测，最后通过模拟组织结构和实焊组织结构对比，确定的焊接热模拟试验主要参数见表4-6。

表4-6 管线钢在不同焊接热输入下的热模拟试验参数

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焊接热模拟试验的参数除上述各参数之外，为了模拟焊接过程中的应力、应变循环，其参数还应包括应力、应变循环参数。

焊接热模拟试验仍有以下不足之处：

1）模拟试样的加热和冷却过程是在无拘束的条件下进行的，试样均温区宽度可以是3～7mm，它的金相组织和晶粒尺寸均与实际焊接影响区有一定的偏差。一般来讲，模拟试样的晶粒度均偏于粗大。

2）模拟试样是在隔离的体系中加热、冷却和施以应力应变，不像焊接接头那样有元素相互扩散作用和相邻部位间的应力作用，在性能上还很难反映实际热影响区的真实情况。

因此，焊接热模拟试验目前在应用上还有局限性，它还不能完全反映实际焊接热影响区的真实情况，还需进行较大的改进和提高。