海洋平台用5Mn钢焊接及性能研究

发布时间：2020-06-19 18:18

【摘要】：本文对690MPa级新型海洋平台用5Mn钢的焊接性、不同热输入下接头组织和力学性能演变规律和相关焊接工艺进行了研究,为5Mn钢在海洋工程结构中的焊接提供了理论指导和试验依据。本文首先通过热影响区最高硬度试验、对接接头刚性拘束裂纹试验、焊接SH-CCT图对试验钢的焊接性和冷裂纹敏感性进行了评价;基于上述结论,在三种热输入(12KJ/cm、15KJ/cm、18KJ/cm)工艺下对50mm厚5Mn钢对接接头的组织演化和力学性能进行研究分析。得出以下结论:(1)最高硬度试验和刚性拘束试验结果表明50mm厚5Mn钢HAZ具有较为明显的组织淬硬倾向和冷裂倾向,而在实际焊接过程中预热200℃即可防止HAZ的冷裂。通过热模拟试验绘制试验钢SH-CCT图,随着t8/5的增加模拟CGHAZ的组织演化规律为:片状马氏体→板条马氏体→板条马氏体+板条贝氏体+粒状贝氏体→板条贝氏体+粒状贝氏体。模拟CGHAZ的硬度随着t8/5的增加呈逐渐降低的趋势。(2)在三种热输入下,焊缝中合金元素的损失量随着热输入的增加上升;焊缝中促进AF形核的有效夹杂物随着热输入增加数量减少,并且随着夹杂物尺寸和成分的改变,AF形核的方式发生了改变;焊缝主要由AF组成,随着热输入的增加GBF和FSP的含量降低。道间组织主要由AF、GBF和GB组成。CGHAZ为粗大的板条马氏体,FGHAZ经过类回火过程形成细小均匀的板条马氏体。随着热输入的增加焊接接头强度降低,塑性增加;焊接接头硬度分布复杂,焊缝与HAZ硬度随着热输入的增加有降低的趋势,而且在CGHAZ产生了明显的硬化,同时软化区不明显;焊缝低温冲击功整体较高,焊缝韧性良好,而HAZ低温冲击功相比较低。焊缝断口为典型均匀分布的韧窝,而HAZ断口由冰糖状的沿晶断口和河流花样的准解理小刻面组成。
【学位授予单位】：钢铁研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG457.11
【图文】：

装置图,海洋平台,海洋平台用钢,自升式钻井平台

（1）自升式钻井平台（2）半潜式钻井平台（3）浮式储油卸油装置图 1.1 典型海洋平台Fig.1-1 Typical offshore platform目前，690MPa 级海洋平台用钢采用的是在低 C、中 Mn（≤3wt%）的基础上

母材,显微组织,基本力学性能,化学成分

试验采用鞍钢工业化试制50mm厚的调质中锰（5Mn）合金化钢板，钢板尺寸为600mm×200mm×50mm，长度方向为轧制方向。母材组织为典型的回火马氏体，如图2-1所示。委托国家钢铁材料测试中心对试验钢板的化学成分及基本力学性能进行测试。母材的化学成分及基本力学性能见表2-1、2-2所示。由表可知，母材在横向与纵向具有相似的力学性能，且在具有高强度的同时，还具有较高的韧性。图 2-1 母材 OM 显微组织Fig.2-1 OM microstructure of base material表 2-1 母材化学成分（%）Table.2-1 Chemical composition of base metal(%)厚度/mm C Si Mn Ni P S Mo Cr+Cu+Al Fe50 0.068 0.25 5.59 0.37 0

【参考文献】