F550Z海洋平臺(tái)用鋼埋弧焊劑研制及焊接接頭力學(xué)性能研究.pdf

1、隨著海洋資源開采向深海發(fā)展,海洋平臺(tái)建設(shè)用鋼級(jí)別越來越高,鋼材的厚度也越來越大。本文選用埋弧焊焊接方法來焊接海洋平臺(tái)用鋼F550Z,通過研制高堿低氫焊劑,配合合金焊絲,采用不同的焊接熱輸入,研究不同的熱輸入對(duì)焊接接頭力學(xué)性能的影響。分析了不同的焊接熱輸入對(duì)F550Z焊接接頭的強(qiáng)度、韌性、微觀組織及硬度的影響,為合理選擇焊接工藝參數(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐提供了試驗(yàn)和理論依據(jù)。
　　通過研究不同的原材料對(duì)焊接工藝性能的影響,確定了配方中不同原料的

2、加入量,并檢測(cè)配方的脫渣性、成型能力等性能。經(jīng)過大量的調(diào)試,確定焊劑的配方,并通過檢測(cè)焊劑成分計(jì)算焊劑堿度,為3.39達(dá)到設(shè)計(jì)要求。配合焊絲,研究了全焊縫金屬力學(xué)性能,檢測(cè)了焊縫金屬的擴(kuò)散氫含量,并研究了低的含氫量的原因。
　　采用CHW-SEM2NP型焊絲和所研制氟堿型燒結(jié)焊劑,當(dāng)熱輸入分別為輸入分別為15kJ·cm-1、27kJ·cm-1、38kJ·cm-1、50kJ·cm-1時(shí),焊接接頭力學(xué)性能呈現(xiàn)出一定的變化趨勢(shì)。研究結(jié)果

3、表明:隨著焊接熱輸入量的增大,接頭抗拉強(qiáng)度都超過CCS要求的最低值670MPa,并且沒有隨熱輸入出現(xiàn)明顯的變化,接頭強(qiáng)度對(duì)熱輸入不敏感;焊接接頭的硬度分布均勻,焊縫中心較母材處略低,沒有出現(xiàn)較大的波動(dòng)。
　　焊接熱輸入對(duì)F550Z鋼焊接接頭不同部位的組織與-60℃低溫韌性有較大的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,焊縫中心的韌性隨著熱輸入增加,呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì),當(dāng)熱輸入為15kJ·cm-1時(shí)沖擊吸收功平均值為65J,熱輸入增加到38kJ·c

4、m-1時(shí)已經(jīng)達(dá)不到CCS的要求最低值34J,但熱輸入增加到50kJ·cm-1時(shí),沖擊吸收功平均值為110J,是其他熱輸入的2到4倍。通過金相與能譜分析,發(fā)現(xiàn)熱輸入為15kJ·cm-1和50kJ·cm-1時(shí),對(duì)焊縫中心有熱處理作用,組織為針狀鐵素體加細(xì)小彌散的碳化物,其中50kJ熱處理作用較明顯。熔合線及熔合外2mm處沖擊韌性隨熱輸入增加而減小,當(dāng)熱輸入超過27kJ·cm-1時(shí),熔合線及熔合線外2mm處沖擊韌性已經(jīng)達(dá)不到使用要求。分析發(fā)現(xiàn)

5、熔合線及熔合線2mm處組織為板條貝氏體加粒狀貝氏體。小熱輸入時(shí),粒狀貝氏體含量少并且打亂了板條貝氏體方向,對(duì)韌性有利;隨著熱輸入增加,粒狀貝氏體逐漸增多且晶粒粗大,低溫韌性較差。熔合線外5mm受焊接熱輸入影響不大,沖擊吸收功與母材沒有明顯差異。
　　綜上所述,15kJ·cm-11和27kJ·cm-1時(shí),焊接接頭各個(gè)區(qū)域的性能都能滿足CCS標(biāo)準(zhǔn)的要求?？紤]到接頭性能與生產(chǎn)效率,建議埋弧焊焊接F550Z鋼時(shí)焊接熱輸入為27kJ·cm-