焊后热处理对耐候钢焊接接头裂纹扩展速率影响研究

裴鹏; 胡文浩; 么超凡; 孙林祥

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2026.04.16

焊接工艺 | 浏览量 : 0 下载量: 65 CSCD: 0

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专辑

焊后热处理对耐候钢焊接接头裂纹扩展速率影响研究
Study on the Effect of Post-weld Heat Treatment on Crack Propagation Rate of Weathering Steel Welded Joints
2026年56卷第4期页码：128-134
收稿：2025-10-13，

修回：2025-11-13，

纸质出版：2026-04-20
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.04.16
稿件说明：

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裴鹏，胡文浩，么超凡，等.焊后热处理对耐候钢焊接接头裂纹扩展速率影响研究［J］.电焊机，2026，56（4）：128-134. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.04.16.

PEI Peng, HU Wenhao, YAO Chaofan, et al.Study on the Effect of Post-weld Heat Treatment on Crack Propagation Rate of Weathering Steel Welded Joints[J].Electric Welding Machine, 2026, 56(4): 128-134. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2026.04.16.

摘要

为明确焊后热处理对耐候钢焊接接头疲劳裂纹扩展特性的影响规律，支撑轨道车辆焊接结构轻量化设计与焊后工艺优化，以轨道车辆常用Q460NE、S355J2W（H）耐候钢MAG焊焊接接头为研究对象，通过开展疲劳裂纹扩展试验，研究了焊后热处理+抛丸和焊后抛丸两种工艺处理对接头裂纹扩展速率的影响。基于获取的Q460NE、S355J2W（H）焊接接头疲劳裂纹扩展试验数据，结合Paris公式拟合得到了焊后热处理+抛丸和焊后抛丸的Q460NE、S355J2W（H）焊接接头的d

-Δ

曲线。结果表明：（1）随着应力强度因子的逐渐增加，两种工艺下两类钢焊接接头的疲劳裂纹扩展速率整体相近，无显著差异；（2）经Paris公式拟合后得到的四组焊接接头的d

-Δ

曲线

值稳定分布在3.5±0.4范围内，焊后热处理+抛丸工艺的

值略低于焊后抛丸工艺，且Q460NE与S355J2W（H）接头的

值差值仅0.10~0.23，这表明焊后热处理对于Q460NE和S355J2W（H）焊接接头裂纹扩展速率影响程度较为有限。研究可为轨道车辆轻量化应用提供参考。

Abstract

To clarify the influence of post-weld heat treatment on the fatigue crack propagation characteristics of weathering steel welded joints and support the lightweight design and post-weld process optimization of rail vehicle welded structures

the MAG welded joints of Q460NE and S355J2W(H) weathering steels commonly used in rail vehicles were taken as research objects. The effects of two processes

i.e.

post-weld heat treatment plus shot peening and post-weld shot peening

on the crack propagation rate of the joints were studied through fatigue crack propagation tests. Based on the obtained fatigue crack propagation test data of Q460NE and S355J2W(H) welded joints

the da/dN-K curves of the joints under the two processes were fitted by using the Paris formula. The results show that: (1) With the increase of stress intensity factor

the fatigue crack propagation rates of the two types of steel welded joints under the two processes are generally similar without significant difference; (2) The m values of the da/dN-K curves of the four groups of welded joints fitted by the Paris formula are stably distributed in the range of 3.5±0.4. The m value of post-weld heat treatment plus shot peening is slightly lower than that of post-weld shot peening

and the difference in m values between Q460NE and S355J2W(H) joints is only 0.10-0.23

indicating that post-weld heat treatment has a limited effect on the crack propagation rate of Q460NE and S355J2W(H) welded joints. This study can provide a reference for the lightweight application of rail vehicles.

关键词

Keywords

references

王苹，裴宪军，钱宏亮，等 . 焊接结构抗疲劳设计新方法与应用［J］. 机械工程学报， 2021 ， 57 （ 16 ）： 349 - 360 .

WANG P ， PEI X J ， QIAN H L ， et al . New Fatigue Resistance Design Method and Application of Welded Structures ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2021 ， 57 （ 16 ）： 349 - 360 .

杨建国，郝建松，李曰兵，等 . 含表面裂纹焊接结构疲劳评定的质量等级方法［J］. 机械工程学报， 2018 ， 54 （ 14 ）： 82 - 89 .

YANG J G ， HAO J S ， LI Y B ， et al . Quality Grade Method for Fatigue Assessment of Welded Structures with Surface Cracks ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2018 ， 54 （ 14 ）： 82 - 89 .

熊志亮，王苹，孟金奎，等 . 铝合金CT试样焊接残余应力重分布分析［J］. 焊接学报， 2021 ， 42 （ 1 ）： 65 - 69 .

XIONG Z L ， WANG P ， MENG J K ， et al . Analysis of Welding Residual Stress Redistribution in Aluminum Alloy CT Specimens ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2021 ， 42 （ 1 ）： 65 - 69 .

陈秉智，何正平，李向伟，等 . 某构件焊缝疲劳开裂的寿命预测方法应用对比［J］. 焊接学报， 2022 ， 43 （ 5 ）： 63 - 68 .

CHEN B Z ， HE Z P ， LI X W ， et al . Comparison and Application of Life Prediction Methods for Fatigue Cracking of Welds in a Component ［J］. Transactions of the China Welding Institution ， 2022 ， 43 （ 5 ）： 63 - 68 .

白林越，邵飞，高磊，等 . 基于多因素的焊接结构疲劳裂纹扩展速率分析［J］. 计算力学学报， 2020 ， 37 （ 3 ）： 349 - 354 .

BAI L Y ， SHAO F ， GAO L ， et al . Fatigue Crack Growth Rate Analysis of Welded Structures Based on Multiple Factors ［J］. Chinese Journal of Computational Mechanics ， 2020 ， 37 （ 3 ）： 349 - 354 .

郭宏超，关晓迪，王万祯，等 .Q 690 高强钢对接焊缝疲劳裂纹扩展行为研究［J/OL］. 工程力学， 2025 ： 1 - 15 ［ 2025-10-13 ］. https：//link.cnki.net/urlid/11.2595.O3.20250714.1444.006 https://link.cnki.net/urlid/11.2595.O3.20250714.1444.006 .

GUO H C ， GUAN X D ， WANG W Z ， et al . Study on Fatigue Crack Growth Behavior of Q690 High-Strength Steel Butt Welds ［J］. Engineering Mechanics ， 2025 ： 1 - 15 .［ 2025-10-13 ］. https：//link.cnki.net/urlid/11.2595.O3.20250714.1444.006 https://link.cnki.net/urlid/11.2595.O3.20250714.1444.006 .

马亚飞，程尔祥，吴显顺，等 . Q550E高强钢及焊接接头的疲劳裂纹扩展研究［J］. 土木与环境工程学报（中英文）， 2025 ， 47 （ 1 ）： 142 - 151 .

MA Y F ， CHEN E X ， WU X S ， et al . Study on Fatigue Crack Growth of Q550E High-Strength Steel and Its Welded Joints ［J］. Journal of Civil and Environmental Engineering ， 2025 ， 47 （ 1 ）： 142 - 151 .

王匀，朱凯，殷苏民，等 . 激光冲击载荷对低合金钢焊件残余应力场的影响［J］. 电焊机， 2015 ， 45 （ 4 ）： 165 - 169 .

WANG Y ， ZHU K ， YIN S M ， et al . Effect of Laser Shock Loading on Residual Stress Field of Low-Alloy Steel Weldments ［J］. Electric Welding Machine ， 2015 ， 45 （ 4 ）： 165 - 169 .

王桂阳，王海斗，张玉波，等 . 超声冲击法提高焊接接头疲劳特性研究进展［J］. 材料导报， 2016 ， 30 （ 5 ）： 87 - 94 .

WANG G Y ， WANG H D ， ZHANG Y B ， et al . Research Progress on Improving Fatigue Properties of Welded Joints by Ultrasonic Peening ［J］. Materials Reports ， 2016 ， 30 （ 5 ）： 87 - 94 .

张林儒，李业雄，李志强，等 . TIG电弧重熔处理工艺在动车组转向架制造中的应用［J］. 电焊机， 2018 ， 48 （ 3 ）： 341 - 343 .

ZHANG L R ， LI Y X ， LI Z Q ， et al . Application of TIG Arc Remelting Process in Manufacturing of EMU Bogies ［J］. Electric Welding Machine ， 2018 ， 48 （ 3 ）： 341 - 343 .

张增焕，李昊，孙小峰，等 . 喷丸处理对铝锂合金激光焊接结构性能的影响［J］. 航空制造技术， 2019 ， 62 （ 12 ）： 36 - 41 .

ZHANG Z H ， LI H ， SUN X F ， et al . Effect of Shot Peening on Properties of Al-Li Alloy Laser-Welded Structures ［J］. Aeronautical Manufacturing Technology ， 2019 ， 62 （ 12 ）： 36 - 41 .