焊接材料及焊接参数对Q345qDNH焊接接头组织及性能的影响
发布时间：2021-08-22 05:29
近年来,随着我国大跨度桥梁的架设,钢结构桥梁具有非常广阔的发展前景。但随着桥梁用钢的强度和耐蚀性能的不断提高,焊接接头由于残余应力、夹杂、化学成分和微观组织的不均匀性容易腐蚀失效,成为桥梁用钢安全的薄弱环节,对桥梁钢的寿命和安全有着极大的影响。目前关于桥梁钢焊接接头性能的研究主要集中在力学性能和耐腐蚀性能的比较,对母材与焊丝的匹配关系以及焊接参数对力学性能和耐腐蚀性能的影响则鲜有报道。基于此,本文研究了THQ440-NQ-II和ER50-6两种焊丝在不同焊接参数下对桥梁耐候钢Q345qDNH焊接接头的组织、力学性能以及耐腐蚀性能的影响,为耐候桥梁钢的应用与发展提供理论依据。研究获得的主要结果如下:1.THQ440-NQ-II焊丝在不同焊接热输入下初道焊缝金属的显微组织主要由等轴状的铁素体、珠光体组成,而后续焊接道次的焊缝金属由柱状晶组成,主要组织有针状铁素体、先共析铁素体以及少量魏氏组织铁素体,多层多道焊接工艺显著细化了焊缝晶粒,并且随着焊接热输入增大,末道焊缝柱状晶晶粒也逐渐增大;对焊接接头进行力学性能测试,其屈服强度、断后伸长率以及冲击韧性与母材相比有所下降,尤其是在-40℃下的冲...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普通钢(a)耐候钢(b)长期暴露大气中形成锈层示意图
焊接材料及焊接参数对Q345qDNH焊接接头组织及性能的影响8车辆用耐大气腐蚀钢及不锈钢焊接材料》中的焊接材料，在某些情况下还依然使用普通焊接材料对桥梁耐候钢进行焊接，虽然能够满足焊接接头的力学性能要求，但焊缝区由于桥梁所处环境较为复杂，受环境影响较大，可能会使焊接接头成为腐蚀的薄弱区，不能满足桥梁耐候钢焊接接头耐腐蚀性能的要求。1.4桥梁钢的焊接技术1.4.1桥梁钢常用焊接方法截止目前为止，我国对桥梁钢的焊接方式还比较单一，主要有气体保护焊、埋弧焊以及手工电弧焊等几种比较成熟的方式[48]，下面分别对不同的焊接方式进行介绍：（1）气体保护焊气体保护焊作为一种高效、节能、低成本的焊接方法，在大跨度桥梁钢结构的正交异性桥面板焊接、桥面对接焊缝中广泛使用。该焊接方式可以对不同厚度的工件进行全位置的焊接，且焊接过程中质量稳定、容易控制，劳动成本低。根据保护气体的不同，可以将其划分为二氧化碳气体保护焊、钨极氩弧焊、熔化极惰性气体保护焊等多种焊接方式，是主流焊接方式。本文采用的焊接方式为熔化极活性气体保护焊接的方式对桥梁耐候钢Q345qDNH进行焊接，设备装置简图如图1.2所示。图1.2熔化极活性气体保护焊示意图（2）埋弧焊埋弧焊一般应用于桁架结构形式的桥梁，例如芜湖长江大桥中大约60%采用的是埋弧焊方法[49]。由于其具有生产效率高、焊接线能量大、焊缝质量稳定，可对中厚板一次焊接成形等优点，自问世以来就广泛应用于桥梁建设、压力容器等领域。其利用电弧作为热源在颗粒状的焊剂下覆盖燃烧进行焊接，在焊接时，可以采用较大的电流密度进行焊接，并且表面覆盖的焊剂具有隔热作用，所以其电弧热量散失较其他焊接方法较少。但这种焊接方法由于是埋弧操作，看不到熔池
工程硕士学位论文11第2章试验材料及方法2.1试验材料2.1.1试验材料本试验所采用的材料为某钢厂自行研发设计的桥梁耐候钢Q345qDNH，钢水由转炉精炼后经控轧控冷工艺得到厚度为12mm的钢板，其组织如图2.1所示，可以看出母材主要是由铁素体、珠光体以及少量的贝氏体组织组成，晶粒细小组织均匀，其化学成分及力学性能如表2.1、2.2所示。图2.1Q345qDNH的显微组织表2.1桥梁耐候钢Q345qDNH的化学成分(wt%)CSiMnPSNiCrCuQ345qDNH0.070.271.460.0120.0030.370.450.32表2.2桥梁耐候钢Q345qDNH的力学性能屈服强度Rel(MPa)抗拉强度Rm(MPa)延伸率A(%)冲击功Akv(J)常温-40℃Q345qDNH44154529.52702802802152372482.1.2焊接材料本次实验采用符合TB/T2374-2008《铁路车辆用耐大气腐蚀钢及不锈钢焊接材料》的THQ440-NQ-Ⅱ耐大气腐蚀钢保护焊丝以及符合GB/T8110-2008《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》的ER50-6焊丝对耐候钢板进行焊接，焊丝的直径为1.2mm，其化学成分及熔敷金属的力学性能如表2.3、2.4、2.5所示：表2.3焊丝化学成分(wt%)焊丝牌号CSiMnPSNiCrCuTHQ440-NQ-II≤0.100.35-0.650.90-1.30≤0.025≤0.0250.2-0.50.2-0.50.2-0.5ER50-60.06-0.150.80-1.151.40-1.850.0250.025
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国桥梁钢结构焊接技术发展现状及展望[J]. 黄会强,车平,裴雪峰,张剑峰,黄河珍,高正稳. 焊接技术. 2019(S2)
[2]耐候钢母材与焊丝匹配对焊接接头应力腐蚀性能的影响[J]. 胡洁,黄翠,何亚玲,王晓敏,周强. 腐蚀与防护. 2018(06)
[3]对我国钢结构发展的思考[J]. 岳清瑞,侯兆新. 工程建设标准化. 2017(05)
[4]Q500qENH耐候桥梁钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为[J]. 杨颖,侯华兴,张哲,李琳. 腐蚀与防护. 2017(04)
[5]不同组织A710钢在NaCl溶液中耐蚀性对比研究[J]. 胡骞,刘静,王玉昆,黄峰,戴明杰,侯阳来. 中国腐蚀与防护学报. 2016(06)
[6]桥梁钢结构焊接材料的应用与发展[J]. 徐向军. 金属加工(热加工). 2016(08)
[7]Q690qENH钢暴晒两年的大气腐蚀性能[J]. 李琳,钟彬,高鹏,艾芳芳,徐小连,陈义庆,肖宇. 腐蚀与防护. 2015(09)
[8]展望耐候钢在输电杆塔中的应用[J]. 谢震. 特种结构. 2014(04)
[9]中国桥梁工程学术研究综述·2014[J]. 马建,孙守增,杨琦,赵文义,王磊,马勇,刘辉,张伟伟,陈红燕,陈磊,康军. 中国公路学报. 2014(05)
[10]Mn对船板钢大热输入焊接CGHAZ组织性能的影响[J]. 罗小兵,苏航,杨才福,柴锋,袁晓敏. 焊接学报. 2010(10)
博士论文
[1]高强高耐候焊材及接头组织性能研究[D]. 肖晓明.钢铁研究总院 2014
[2]高强度桥梁钢焊接性的研究[D]. 贾坤宁.东北大学 2008
硕士论文
[1]中小跨径钢板组合梁桥成桥过程稳定性研究[D]. 龚翔箭.长安大学 2019
[2]桥梁耐候钢Q345qNH的腐蚀行为及其机理的研究[D]. 宋志涛.兰州理工大学 2019
[3]1MnCrMoNi合金钢的焊接接头组织和性能研究[D]. 李宁兴.哈尔滨工程大学 2018
[4]免涂装耐候桥梁钢用耐候焊材焊接接头的组织和力学性能研究[D]. 曲晓敏.燕山大学 2018
[5]A710钢及其焊接接头耐海洋大气腐蚀行为研究[D]. 黄宸.武汉科技大学 2019
[6]Q345qD桥梁钢焊接接头组织与疲劳行为的研究[D]. 许科华.哈尔滨工业大学 2015
[7]高性能Q370qE-HPS桥梁钢的研制与应用性能研究[D]. 周雯.武汉科技大学 2015
[8]S355J2W耐候钢焊接接头组织及性能研究[D]. 刘博维.北京交通大学 2012
[9]355MPa级耐候钢中Cu、Cr和P元素的作用[D]. 封辉.东北大学 2010
本文编号：3357100
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
普通钢(a)耐候钢(b)长期暴露大气中形成锈层示意图
焊接材料及焊接参数对Q345qDNH焊接接头组织及性能的影响8车辆用耐大气腐蚀钢及不锈钢焊接材料》中的焊接材料，在某些情况下还依然使用普通焊接材料对桥梁耐候钢进行焊接，虽然能够满足焊接接头的力学性能要求，但焊缝区由于桥梁所处环境较为复杂，受环境影响较大，可能会使焊接接头成为腐蚀的薄弱区，不能满足桥梁耐候钢焊接接头耐腐蚀性能的要求。1.4桥梁钢的焊接技术1.4.1桥梁钢常用焊接方法截止目前为止，我国对桥梁钢的焊接方式还比较单一，主要有气体保护焊、埋弧焊以及手工电弧焊等几种比较成熟的方式[48]，下面分别对不同的焊接方式进行介绍：（1）气体保护焊气体保护焊作为一种高效、节能、低成本的焊接方法，在大跨度桥梁钢结构的正交异性桥面板焊接、桥面对接焊缝中广泛使用。该焊接方式可以对不同厚度的工件进行全位置的焊接，且焊接过程中质量稳定、容易控制，劳动成本低。根据保护气体的不同，可以将其划分为二氧化碳气体保护焊、钨极氩弧焊、熔化极惰性气体保护焊等多种焊接方式，是主流焊接方式。本文采用的焊接方式为熔化极活性气体保护焊接的方式对桥梁耐候钢Q345qDNH进行焊接，设备装置简图如图1.2所示。图1.2熔化极活性气体保护焊示意图（2）埋弧焊埋弧焊一般应用于桁架结构形式的桥梁，例如芜湖长江大桥中大约60%采用的是埋弧焊方法[49]。由于其具有生产效率高、焊接线能量大、焊缝质量稳定，可对中厚板一次焊接成形等优点，自问世以来就广泛应用于桥梁建设、压力容器等领域。其利用电弧作为热源在颗粒状的焊剂下覆盖燃烧进行焊接，在焊接时，可以采用较大的电流密度进行焊接，并且表面覆盖的焊剂具有隔热作用，所以其电弧热量散失较其他焊接方法较少。但这种焊接方法由于是埋弧操作，看不到熔池
工程硕士学位论文11第2章试验材料及方法2.1试验材料2.1.1试验材料本试验所采用的材料为某钢厂自行研发设计的桥梁耐候钢Q345qDNH，钢水由转炉精炼后经控轧控冷工艺得到厚度为12mm的钢板，其组织如图2.1所示，可以看出母材主要是由铁素体、珠光体以及少量的贝氏体组织组成，晶粒细小组织均匀，其化学成分及力学性能如表2.1、2.2所示。图2.1Q345qDNH的显微组织表2.1桥梁耐候钢Q345qDNH的化学成分(wt%)CSiMnPSNiCrCuQ345qDNH0.070.271.460.0120.0030.370.450.32表2.2桥梁耐候钢Q345qDNH的力学性能屈服强度Rel(MPa)抗拉强度Rm(MPa)延伸率A(%)冲击功Akv(J)常温-40℃Q345qDNH44154529.52702802802152372482.1.2焊接材料本次实验采用符合TB/T2374-2008《铁路车辆用耐大气腐蚀钢及不锈钢焊接材料》的THQ440-NQ-Ⅱ耐大气腐蚀钢保护焊丝以及符合GB/T8110-2008《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》的ER50-6焊丝对耐候钢板进行焊接，焊丝的直径为1.2mm，其化学成分及熔敷金属的力学性能如表2.3、2.4、2.5所示：表2.3焊丝化学成分(wt%)焊丝牌号CSiMnPSNiCrCuTHQ440-NQ-II≤0.100.35-0.650.90-1.30≤0.025≤0.0250.2-0.50.2-0.50.2-0.5ER50-60.06-0.150.80-1.151.40-1.850.0250.025
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国桥梁钢结构焊接技术发展现状及展望[J]. 黄会强,车平,裴雪峰,张剑峰,黄河珍,高正稳. 焊接技术. 2019(S2)
[2]耐候钢母材与焊丝匹配对焊接接头应力腐蚀性能的影响[J]. 胡洁,黄翠,何亚玲,王晓敏,周强. 腐蚀与防护. 2018(06)
[3]对我国钢结构发展的思考[J]. 岳清瑞,侯兆新. 工程建设标准化. 2017(05)
[4]Q500qENH耐候桥梁钢在模拟工业大气环境中的腐蚀行为[J]. 杨颖,侯华兴,张哲,李琳. 腐蚀与防护. 2017(04)
[5]不同组织A710钢在NaCl溶液中耐蚀性对比研究[J]. 胡骞,刘静,王玉昆,黄峰,戴明杰,侯阳来. 中国腐蚀与防护学报. 2016(06)
[6]桥梁钢结构焊接材料的应用与发展[J]. 徐向军. 金属加工(热加工). 2016(08)
[7]Q690qENH钢暴晒两年的大气腐蚀性能[J]. 李琳,钟彬,高鹏,艾芳芳,徐小连,陈义庆,肖宇. 腐蚀与防护. 2015(09)
[8]展望耐候钢在输电杆塔中的应用[J]. 谢震. 特种结构. 2014(04)
[9]中国桥梁工程学术研究综述·2014[J]. 马建,孙守增,杨琦,赵文义,王磊,马勇,刘辉,张伟伟,陈红燕,陈磊,康军. 中国公路学报. 2014(05)
[10]Mn对船板钢大热输入焊接CGHAZ组织性能的影响[J]. 罗小兵,苏航,杨才福,柴锋,袁晓敏. 焊接学报. 2010(10)
博士论文
[1]高强高耐候焊材及接头组织性能研究[D]. 肖晓明.钢铁研究总院 2014
[2]高强度桥梁钢焊接性的研究[D]. 贾坤宁.东北大学 2008
硕士论文
[1]中小跨径钢板组合梁桥成桥过程稳定性研究[D]. 龚翔箭.长安大学 2019
[2]桥梁耐候钢Q345qNH的腐蚀行为及其机理的研究[D]. 宋志涛.兰州理工大学 2019
[3]1MnCrMoNi合金钢的焊接接头组织和性能研究[D]. 李宁兴.哈尔滨工程大学 2018
[4]免涂装耐候桥梁钢用耐候焊材焊接接头的组织和力学性能研究[D]. 曲晓敏.燕山大学 2018
[5]A710钢及其焊接接头耐海洋大气腐蚀行为研究[D]. 黄宸.武汉科技大学 2019
[6]Q345qD桥梁钢焊接接头组织与疲劳行为的研究[D]. 许科华.哈尔滨工业大学 2015
[7]高性能Q370qE-HPS桥梁钢的研制与应用性能研究[D]. 周雯.武汉科技大学 2015
[8]S355J2W耐候钢焊接接头组织及性能研究[D]. 刘博维.北京交通大学 2012
[9]355MPa级耐候钢中Cu、Cr和P元素的作用[D]. 封辉.东北大学 2010
本文编号：3357100
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