高寒地区油气结构用热轧H型钢焊接接头组织与性能研究

发布时间：2017-03-31 17:03

  本文关键词：高寒地区油气结构用热轧H型钢焊接接头组织与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着海洋资源开采向深海发展,海洋平台建设用钢级别越来越高。但是,强度增加会导致钢材的焊接性能恶化,特别是高寒地区海洋平台对焊接接头低温韧性的要求更高。本文对高寒地区油气结构用热轧H型钢进行了裂纹敏感性、不同焊接方法工艺对接头组织性能的影响的研究。分别采用药芯焊丝气体保护焊(FCAW)和埋弧自动焊(SAW)来进行焊接,对焊接接头进行拉伸、冲击、显微硬度等力学性能试验,并利用光学显微镜和扫描电镜等分析手段对焊缝和热影响区的微观组织及断口形貌进行分析,确定合理的焊接工艺,为高寒地区油气结构用热轧H型钢焊接生产实践提供技术支持。研究结果表明:高寒地区油气结构用热轧H型钢微观组织为平行于轧制方向的带状铁素体和珠光体组织。其冲击韧性稳定,-40℃冲击功不低于137 J。计算可知,热轧H型钢的碳当量(Ceq)和冷裂纹敏感系数(Pcm)分别为0.369%和0.199%。斜Y坡口试验表明,在不预热的条件下,平均断面裂纹率为10.93%,热影响区最高硬度为306.5 HV10。FCAW和SAW接头微观组织基本一致。焊缝区均由大量的针状铁素体以及珠光体所构成;粗晶区组织大部分由粗大的铁素体和珠光体组成;细晶区为细小并且均匀分布针状铁素体以及珠光体;不完全重结晶区组织由部分细小的铁素体、珠光体以及一定量粗大的铁素体组成。但是,FCAW接头组织分布更加均匀,并且组织也更加细小。试验表明,FCAW和SAW方法形成的接头拉伸时均断裂于母材,接头强度指标均能满足EN10225-2009的要求。两种不同焊接方法形成的接头冲击韧性均满足EN10225-2009要求。FCAW接头在熔合线外5mm底部冲击功最低,为59J,仅占母材冲击功平均值的34.71%,其余位置冲击功均良好;埋弧焊接头在熔合线内2mm和熔合线的顶部以及熔合线外5mm的顶部、中间、底部的冲击功均低于母材,分别占母材的33.53%、38.24%以及44.12%、53.53%和68.23%。两种焊接方法下的焊接接头硬度值变化趋势基本相同,即接头不同位置硬度均高于母材,粗晶区硬度最高。FCAW、SAW接头硬度最高分别为210.7HV和193.8HV。采用埋弧焊时,SAW接头硬度和气保焊接头相比下降约10%。
【关键词】：热轧H型钢 气体保护焊 埋弧焊 组织 性能
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG457.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 文献综述9-25
• 1.1 课题背景9
• 1.2 海洋平台用钢国内外现状及性能要求9-14
• 1.2.1 国外海洋平台用钢9-10
• 1.2.2 国内海洋平台用钢10-11
• 1.2.3 海洋平台用钢性能要求11-13
• 1.2.4 H型海洋平台用钢特点13-14
• 1.3 海洋平台用钢的焊接14-24
• 1.3.1 焊接方法与工艺14-18
• 1.3.1.1 气体保护焊14-15
• 1.3.1.2 埋弧焊15-16
• 1.3.1.3 焊接工艺16-17
• 1.3.1.4 强韧性匹配17-18
• 1.3.2 焊接缺陷18-23
• 1.3.2.1 冷裂纹18-20
• 1.3.2.2 热裂纹20
• 1.3.2.3 层状撕裂20
• 1.3.2.4 热影响区韧性20-23
• 1.3.3 焊接性研究方法及原则23-24
• 1.4 课题的研究内容24-25
• 第二章 试验材料及方案25-36
• 2.1 试验材料25-27
• 2.1.1 热轧H型钢25-26
• 2.1.2 焊接材料26-27
• 2.2 焊接试验方案27-30
• 2.2.1 试板加工27-28
• 2.2.2 焊接试验过程28-30
• 2.2.2.1 试验设备28-29
• 2.2.2.2 线能量计算29-30
• 2.2.2.3 药芯焊丝气体保护焊30
• 2.2.2.4 埋弧焊30
• 2.3 斜Y焊接裂纹试验30-32
• 2.4 形貌与组织观察32
• 2.4.1 形貌观察32
• 2.4.2 组织观察32
• 2.4.3 SEM观察32
• 2.5 力学性能试验32-36
• 2.5.1 HV10试验32-34
• 2.5.2 拉伸试验34
• 2.5.3 冲击试验34-36
• 第三章 热轧H型钢焊接性试验36-41
• 3.1 热轧H型钢组织分析36
• 3.2 热轧H型钢焊接性理论分析36-38
• 3.2.1 H型钢碳当量分析36-37
• 3.2.2 H型钢冷裂纹敏感系数分析37-38
• 3.3 斜Y焊接裂纹试验结果38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 热轧H型钢气保焊接头组织性能41-50
• 4.1 显微组织41-43
• 4.1.1 焊缝41-42
• 4.1.2 热影响区42-43
• 4.2 力学性能43-48
• 4.2.1 硬度43-45
• 4.2.2 拉伸性能45-46
• 4.2.3 冲击韧性46-48
• 4.3 本章小结48-50
• 第五章 热轧H型钢埋弧焊接头组织性能及对比50-64
• 5.1 显微组织50-52
• 5.1.1 焊缝50-51
• 5.1.2 热影响区51-52
• 5.2 力学性能52-62
• 5.2.1 硬度52-56
• 5.2.2 拉伸性能56-58
• 5.2.3 冲击韧性58-62
• 5.3 本章小结62-64
• 第六章 结论64-65
• 参考文献65-69
• 在学研究成果69-70
• 致谢70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陆肇曾;氧气干燥装置和高寒地区氧气的裸管输送[J];深冷技术;1985年03期

2 张远荫;;高寒地区矿石及其产品的防冻法研究[J];有色矿山;1988年11期

3 赵学伟,李杰;高寒地区玉米烘干的热耗分析及节能途径[J];粮食流通技术;2000年05期

4 兆麟;一种高寒地区汽车防冻液研制成功[J];同煤科技;1998年04期

5 韩廷解;武警防寒鞋的研制[J];中国皮革;2002年16期

6 周健全;王利;王强;黄明娟;;固定式真空卸污系统在东北高寒地区的应用[J];铁路节能环保与安全卫生;2013年02期

7 ;科技动态[J];林业科技;1987年04期

8 ;消息报道[J];煤气与热力;1990年05期

9 齐雁冰,常庆瑞;高寒地区荒漠化动态监测技术构想[J];水土保持通报;2004年04期

10 刘成建;冉冉;;高寒地区冬季中深孔台阶爆破施工技术[J];广东化工;2014年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 毛国新;程地琴;;高寒地区混凝土防渗渠道伸缩缝填料选择[A];第二届全国灌区及水工建筑物防渗抗冻胀技术与生态建设专刊[C];2010年

2 蒋国澄;;《高寒地区混凝土面板堆石坝的技术进展论文集》[A];高寒地区混凝土面板堆石坝的技术进展论文集[C];2013年

3 张静茹;陆致成;巩文红;;我国东北高寒地区李资源的研究[A];中国园艺学会第九届学术年会论文集[C];2001年

4 崔久辉;郭德瑞;窦同喜;张利;;浅谈高寒地区奶牛养殖业的几点体会[A];中国奶业协会年会论文集2009（上册）[C];2009年

5 关树森;;西藏高寒地区的水土保持与生态环境再造技术研究势在必行[A];中国地壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会文集（面向农业与环境的土壤科学专题篇）[C];2004年

6 祁生旺;乔振国;娜仁;康美荣;;高寒地区冬季奶牛防寒与保健措施[A];第三届中国奶牛发展大会论文集[C];2008年

7 徐东升;刘作鹏;曲大军;;东北高寒地区燃用高水份原煤的研究[A];“振兴吉林老工业基地——科技工作者的历史责任”吉林省第三届科学技术学术年会论文集（上册）[C];2004年

8 潘红桂;王志杰;李波;许才仗;邱月;高飞;;高寒地区集包线某运营铁路隧道渗漏水及冻害整治技术[A];第十三届海峡两岸隧道与地下工程学术及技术研讨会论文集[C];2014年

9 尹作全;沈德茹;;高寒地区马铃薯复种早熟高产高效栽培技术研究[A];中国马铃薯学术研讨文集（1996）[C];1996年

10 刘仁宝;;高寒地区名优菊花引种栽培与发展前景[A];2003年内蒙古自治区自然科学学术年会优秀论文集[C];2003年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 本报记者 徐键;设施农业让高寒地区有了“菜篮子”[N];通辽日报;2010年

2 记者 张荣文 通讯员 蔡金火;科技为青藏铁路搭天梯[N];中国铁道建筑报;2005年

3 记者 斯琴塔娜;霍市解决高寒地区居民吃菜难问题[N];通辽日报;2008年

4 记者 李鑫金;管道公司力解高寒地区冻胀融沉难题[N];石油管道报;2010年

5 潘宗卫邋范玉泉;云南西双版纳边防营以下单位可自主换装[N];人民公安报;2007年

6 张荣文 蔡金火;技术创新将天路托起[N];科技日报;2005年

7 会泽县大海乡政府冯合有;高寒地区阳台可栽果[N];云南科技报;2000年

8 本报记者 齐慧;世界首条高寒地区高铁起跑[N];经济日报;2012年

9 记者许金桥、张金岭;总部召开驻西藏等高寒地区部队“三项建设”总结表彰会[N];人民武警;2010年

10 武玉珊 贾志宪 （作者单位：青海总队后勤部）;科学组织高寒地区部队后勤训练[N];人民武警;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 邓骐宁;高寒地区露天边坡稳定性分析及结构参数优化研究[D];长沙矿山研究院;2016年

2 万志健;高寒地区油气结构用热轧H型钢焊接接头组织与性能研究[D];安徽工业大学;2016年

3 张姗姗;新疆北疆沿边高寒地区县域经济综合竞争力研究[D];新疆财经大学;2014年

4 周有禄;高寒地区桥墩混凝土开裂原因及修补技术应用研究[D];兰州交通大学;2014年

5 齐雁冰;高寒地区荒漠化土壤发生特性及其形成演变研究[D];西北农林科技大学;2003年

6 朱康;高寒地区农村污水处理技术[D];青海大学;2015年

  本文关键词：高寒地区油气结构用热轧H型钢焊接接头组织与性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：279849