拘束水平对S690Q高强钢焊接接头性能的影响研究

发布时间：2020-04-05 09:16

【摘要】：S690Q高强钢在海工领域、海洋平台、压力容器、汽车制造等领域均有广泛应用,其作为一种工程结构用钢,焊接是必要的连接工艺,S690Q高强钢的焊接性是制约工程结构质量的关键。本文基于S690Q常用于拘束焊接工况,设计并计算出三种焊接结构的拘束度,研究不同拘束水平对焊接接头残余应力,接头组织和性能的影响。角焊缝拘束-400 mm,角焊缝拘束-800 mm,腹板拘束-400 mm结构的整体拘束度比例为18:9:2。分层计算结构拘束度发现,同一结构按照下层、中层、上层次序拘束度递减,角焊缝拘束-400 mm下层拘束度最大,为16.28 kN/(mm·mm),腹板拘束-400 mm上层拘束度最小,为0.99 kN/(mm·mm)。角焊缝拘束-400 mm结构横向残余应力高于腹板拘束-400 mm结构,同时角焊缝拘束-400 mm结构横向残余应力高于角焊缝拘束-800 mm结构。拘束焊接显著增加了焊接结构残余应力,解除拘束后拘束应力释放,角焊缝拘束-400 mm结构横向应力释放量最大。角焊缝拘束引起的母材平均应力释放是腹板拘束结构的2倍,400 mm拘束距离引起的母材平均应力释放是800 mm拘束距离的3倍。拘束度对焊缝和热影响区组织没有显著影响。热影响区各区组织符合典型调质钢热影响区组织特征,并且组织组成受热循环影响较大。接头硬度主要和热循环有关,和拘束度的关系不明显。随着远离熔合线向回火区变化硬度下降,在粗晶区硬度值最高350HV10;回火区发生回火软化硬度值最小220HV10。同为热影响区,近焊缝表面的热影响区硬度值最高,接头中间和根部的热影响区经历了再热循环,组织再次发生转变,硬度值有所下降。抗拉强度没有随着拘束度的变化表现出明显的规律性,基本稳定在750 MPa;冲击韧性与拘束条件关系不大。冲击韧性在熔合线+1 mm和熔合线+5 mm之间大体呈增加趋势,在熔合线附近有最小冲击韧性130 J。焊缝冲击断口为微孔聚集型断裂,熔合线和熔合线+1 mm处呈准解理断裂,韧性略有下降;熔合线+5 mm处大量韧窝保证试样210 J冲击能量。
【图文】：

图 1.1 热输入对 HAZ 组织和韧性影响[3]择热输入，一般 0.18%的含碳量是低%可适当提高冷速[6]。C 0.18% ＜ 低碳马氏体，，对韧性有利

母材金属的显微组织(a)金相(b)扫描电镜组织
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG457.11

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本文编号：2614826