兆瓦级风电后机架用Q345C/D结构钢低温冲击性能研究
发布时间：2021-01-31 00:14
为验证Q345C/D焊接接头的低温冲击性能能否满足兆瓦级风电后机架材料使用要求,研究了热处理前后Q345C/D焊接接头在-20、-30、-40℃的低温冲击性能。实验表明,热处理前后Q345C焊接接头-40℃下平均冲击功分别为53 J和92 J,热处理前后Q345D焊接接头在-40℃下平均冲击功分别为97.3 J和138.6 J。经过热处理后,合金元素碳化物析出,形成了沉淀强化,并且焊接内应力降低,接头低温冲击韧性得到了明显改善。冲击断口SEM照片说明热处理前后的Q345C/D焊接接头均为韧性断裂。
【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(23)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
热处理与未热处理后Q345C焊接接头不同区域的金相照片
不同温度下热处理前后Q345C焊接接头低温冲击性能如表2所示。试验结果表明，Q345C焊接接头未热处理情况下，-40℃下最低平均冲击功是50 J，最高为55 J。热处理后，焊接接头在-40℃的最低平均冲击功是69J，最高为108J。焊缝中心与熔合线都可能成为接头冲击试验的薄弱区域。图1为热处理前后Q345C焊接接头不同温度下平均低温冲击功。由图1可知，随着冲击实验温度降低，试样冲击功逐渐降低。-20℃下热处理前后接头平均冲击功分别为80.3 J和122 J。-30℃下热处理前后接头平均冲击功分别为68 J和120.3 J。-40℃下热处理前后接头平均冲击功分别为53J和92J。图2为未热处理与热处理后Q345C焊接接头不同区域的金相照片。从图2(a）可知，焊缝中心的铁素体沿柱状晶析出，并以针状向晶内伸展，呈魏氏组织形态，并且晶内存在粒状贝氏体，由于焊缝中的魏氏体组织呈现明显的取向性，会显著降低焊缝的冲击性能。图2(b）为熔合线区域的金相照片，熔合线上方靠近焊缝一侧主要为铁素体魏氏组织，熔合线下方主要由粒状贝氏体组成，并且有部分铁素体组织。由于受到热影响，铁素体晶粒粗大，容易成为焊接接头低温冲击的薄弱区域。图2(c）为焊接接头母材区域，该区域主要由铁素体与珠光体组成，珠光体组织冲击韧性较好，有利于提高该区域的冲击性能。从图2(d）可知，焊缝中心的组织也有铁素体魏氏组织、铁素体、粒状贝氏体及珠光体。此时焊缝中心的冲击性能得到了提升。图2(e）为熔合线区域的金相照片，熔合线附近魏氏体组织数量降低，出现更多的粒状贝氏体组织，同时熔合线附近晶粒相比于热处理前更加细小。热处理后的试样熔合线附近冲击性能得到提升。由图2(f）可知，热处理后母材区域组织未发生明显变化，由铁素体与珠光体组成。同时，在热处理过程中合金元素碳化物析出，形成了沉淀强化。同时，热处理后焊接接头焊接内应力降低，接头的低温冲击性能得到了提高。
图4为未热处理Q345D焊接接头不同区域的金相照片。从图4(a）可知，焊缝中心的铁素体沿柱状晶析出，并以针状向晶内伸展，呈魏氏组织形态，以及粒状贝氏体及晶粒粗大的铁素体，该区域容易成为焊接接头低温冲击的薄弱区域。图4(b）为熔合线区域的金相照片，熔合线上方靠近焊缝一侧主要为铁素体魏氏组织，熔合线下方主要由粒状贝氏体组成。图4(c）为焊接接头母材区域，该区域主要由铁素体与珠光体组成，冲击性能较好。从图4(d）可知，焊缝中心的组织也有铁素体魏氏组织、铁素体及粒状贝氏体，此时焊缝中心的冲击性能得到了提升。图4(e）为熔合线区域的金相照片，熔合线附近魏氏体组织数量降低，出现更多的粒状贝氏体，同时熔合线附近晶粒相比于热处理前更加细小。熔合线附近冲击强度得到提升。由图4(f）可知，热处理后母材区域组织未发生明显变化，仍由铁素体与珠光体组成。同时，在热处理过程中合金元素碳化物析出，形成了沉淀强化[8]。热处理后，焊接内应力同时降低。因此，热处理后，Q345D焊接接头的低温冲击性能得到了提高。图4 热处理与未热处理后Q345D焊接接头不同区域的金相照片
【参考文献】：
期刊论文
[1]海上全直流型风电场的研究现状与未来发展[J]. 蔡旭,施刚,迟永宁,常怡然,杨仁忻,张占奎. 中国电机工程学报. 2016(08)
[2]Ti-V复合低碳钢在回火过程中MC型碳化物的析出与强化行为[J]. 康俊雨,孙新军,李昭东,雍岐龙. 钢铁研究学报. 2015(08)
[3]我国近海风能资源分布特征分析[J]. 王国松,高山红,吴彬贵,侯敏,解以扬. 海洋科学进展. 2014(01)
[4]S355、Q345D的低温力学性能[J]. 芦琳,李周波. 低温工程. 2012(05)
[5]Q345E H型钢低温冲击性能研究与改进[J]. 李振,勾新勇,孙翠华,纪瑞东. 莱钢科技. 2011(01)
[6]结构钢厚板低温冲击韧性试验研究[J]. 王元清,胡宗文,石永久,周晖,陈宏. 哈尔滨工程大学学报. 2010(09)
[7]大型风电机组发展现状与关键技术[J]. 岑海堂,薛正福. 科技创新导报. 2008(24)
硕士论文
[1]我国风力资源分布及风电规划研究[D]. 宋婧.华北电力大学 2013
本文编号：3009845
【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(23)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
热处理与未热处理后Q345C焊接接头不同区域的金相照片
不同温度下热处理前后Q345C焊接接头低温冲击性能如表2所示。试验结果表明，Q345C焊接接头未热处理情况下，-40℃下最低平均冲击功是50 J，最高为55 J。热处理后，焊接接头在-40℃的最低平均冲击功是69J，最高为108J。焊缝中心与熔合线都可能成为接头冲击试验的薄弱区域。图1为热处理前后Q345C焊接接头不同温度下平均低温冲击功。由图1可知，随着冲击实验温度降低，试样冲击功逐渐降低。-20℃下热处理前后接头平均冲击功分别为80.3 J和122 J。-30℃下热处理前后接头平均冲击功分别为68 J和120.3 J。-40℃下热处理前后接头平均冲击功分别为53J和92J。图2为未热处理与热处理后Q345C焊接接头不同区域的金相照片。从图2(a）可知，焊缝中心的铁素体沿柱状晶析出，并以针状向晶内伸展，呈魏氏组织形态，并且晶内存在粒状贝氏体，由于焊缝中的魏氏体组织呈现明显的取向性，会显著降低焊缝的冲击性能。图2(b）为熔合线区域的金相照片，熔合线上方靠近焊缝一侧主要为铁素体魏氏组织，熔合线下方主要由粒状贝氏体组成，并且有部分铁素体组织。由于受到热影响，铁素体晶粒粗大，容易成为焊接接头低温冲击的薄弱区域。图2(c）为焊接接头母材区域，该区域主要由铁素体与珠光体组成，珠光体组织冲击韧性较好，有利于提高该区域的冲击性能。从图2(d）可知，焊缝中心的组织也有铁素体魏氏组织、铁素体、粒状贝氏体及珠光体。此时焊缝中心的冲击性能得到了提升。图2(e）为熔合线区域的金相照片，熔合线附近魏氏体组织数量降低，出现更多的粒状贝氏体组织，同时熔合线附近晶粒相比于热处理前更加细小。热处理后的试样熔合线附近冲击性能得到提升。由图2(f）可知，热处理后母材区域组织未发生明显变化，由铁素体与珠光体组成。同时，在热处理过程中合金元素碳化物析出，形成了沉淀强化。同时，热处理后焊接接头焊接内应力降低，接头的低温冲击性能得到了提高。
图4为未热处理Q345D焊接接头不同区域的金相照片。从图4(a）可知，焊缝中心的铁素体沿柱状晶析出，并以针状向晶内伸展，呈魏氏组织形态，以及粒状贝氏体及晶粒粗大的铁素体，该区域容易成为焊接接头低温冲击的薄弱区域。图4(b）为熔合线区域的金相照片，熔合线上方靠近焊缝一侧主要为铁素体魏氏组织，熔合线下方主要由粒状贝氏体组成。图4(c）为焊接接头母材区域，该区域主要由铁素体与珠光体组成，冲击性能较好。从图4(d）可知，焊缝中心的组织也有铁素体魏氏组织、铁素体及粒状贝氏体，此时焊缝中心的冲击性能得到了提升。图4(e）为熔合线区域的金相照片，熔合线附近魏氏体组织数量降低，出现更多的粒状贝氏体，同时熔合线附近晶粒相比于热处理前更加细小。熔合线附近冲击强度得到提升。由图4(f）可知，热处理后母材区域组织未发生明显变化，仍由铁素体与珠光体组成。同时，在热处理过程中合金元素碳化物析出，形成了沉淀强化[8]。热处理后，焊接内应力同时降低。因此，热处理后，Q345D焊接接头的低温冲击性能得到了提高。图4 热处理与未热处理后Q345D焊接接头不同区域的金相照片
【参考文献】：
期刊论文
[1]海上全直流型风电场的研究现状与未来发展[J]. 蔡旭,施刚,迟永宁,常怡然,杨仁忻,张占奎. 中国电机工程学报. 2016(08)
[2]Ti-V复合低碳钢在回火过程中MC型碳化物的析出与强化行为[J]. 康俊雨,孙新军,李昭东,雍岐龙. 钢铁研究学报. 2015(08)
[3]我国近海风能资源分布特征分析[J]. 王国松,高山红,吴彬贵,侯敏,解以扬. 海洋科学进展. 2014(01)
[4]S355、Q345D的低温力学性能[J]. 芦琳,李周波. 低温工程. 2012(05)
[5]Q345E H型钢低温冲击性能研究与改进[J]. 李振,勾新勇,孙翠华,纪瑞东. 莱钢科技. 2011(01)
[6]结构钢厚板低温冲击韧性试验研究[J]. 王元清,胡宗文,石永久,周晖,陈宏. 哈尔滨工程大学学报. 2010(09)
[7]大型风电机组发展现状与关键技术[J]. 岑海堂,薛正福. 科技创新导报. 2008(24)
硕士论文
[1]我国风力资源分布及风电规划研究[D]. 宋婧.华北电力大学 2013
本文编号：3009845
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