690MPa高强钢双丝CMT焊接工艺及性能研究

发布时间：2020-09-03 17:12

　　低合金高强钢Q690由于良好的力学性能,广泛的用于海洋平台的建设材料中。海洋环境中的离子物质环境比较复杂,耐腐蚀性能是我们考虑的一个重要的因素。除此之外,桩腿长期处于低温环境中,这就要求所用的材料低温性能比较优异。由于受海流的影响,冲击性能也是材料的一个重要指标。即是说焊接接头必须要有优异的低温冲击性能和耐腐蚀性能。这就需要我们用工艺或者焊接方法来提高焊接接头的性能,从而满足要求。本论文主要采用具有较低的焊接热输入的双丝CMT的焊接方法,通过改变不同的焊接参数从而获得性能良好的焊接接头。主要研究内容及研究结果如下:1.工艺参数的优化。通过对单因数对焊缝成形的研究,最后得到优化的工艺参数:前丝脉冲电流为250~290A后丝CMT电流为160~220A,气流量为15~20L/min,焊接速度为2m/min,干伸长为12mm,弧长修正系数为0%。2.焊接接头力学性能分析:焊接接头断裂与母材,焊接接头的拉伸性能明显优于母材(792MPa);焊缝重结晶区-20℃的低温冲击性能(92J)优于未重熔的部分(67.7J),且远远大于标准值(27J);焊缝重结晶区-40℃的低温冲击性能(99.7J)优于未重熔的部分(67.7J),且远远大于标准值(47J),这主要是受M-A组元的影响;焊缝区的硬度值为285HV,大于母材区的硬度值(270HV)。3.焊接接头腐蚀性能分析:过热区的阳极电流密度值在6uA左右,而母材区域的阳极电流密度值为5uA左右,母材和过热区有较大的腐蚀速率;完全结晶区的阳极电流密度为4uA左右,腐蚀速率稍小;由于焊丝中较高的镍含量,焊缝区域的耐腐蚀性能明显比较优越;不同金相组织之间的腐蚀程度大小是:热影响区母材焊缝。研究发现由于进行了多层多道焊的原因,组织明显变细,硬度、拉伸性能和低温韧性明显增强。双丝CMT焊接方法中特殊的焊接热循环形成的M-A组元对低温韧性有较大影响。特别是M-A组元的均匀分布、长条状和较多数量以及大角度晶界对焊接接头的低温冲击性能。由于焊丝成分中较高的镍元素,大大提高了焊缝区域的耐腐蚀性能。本论文的研究成果可以为桩腿的焊接提供实验依据。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG457.11
【部分图文】：

海洋钻井平台,自升式,海洋工程

生活中与能源的关系日益紧密，对石油以及天然气等的上所蕴藏石油及天然气的较多的一部分己经被开采利而海洋环境中有着丰富的天然气和石油资源储藏，并且有限。因此，如何高效的开发海底资源成了人们竞相克着比较丰富的海洋资源，特别是天然气和石油等能源的开采离不开开采技术和海洋工程设备的发展与支持，海洋关键的环节。然而我国较短的海洋工程开发时间造成了海缓慢。我国海洋平台用大厚板低合金高强钢的高效焊接工段，就不能避免的出现一些难题。因此针对海洋工程设备究具有十分重要的意义。我国海洋钻井平台（图 1.1）研世纪早期才逐渐开始海洋平台的研发和建设[1-3]。在 2对海洋工程开发的重视，使得海洋工程设备领取取得了

桩腿,海洋平台,结构示意图

并且强度一直在增加。尤其是在自，超高强钢的使用量逐年增加。海上钻井平台最主要的承重结构[5-6]。在它的整平台主体结构的重力作用，还要经受长时间的海等较强外力作用，如图 1.2 所示。随着平台工作条钢的厚度也就不断增大，对于它的性能要求也条，桩腿所承受的各种载荷最终都会直接或间接就必须保证具有较高的强度和韧性。除此之外，撕裂和耐腐蚀性等优异性能。因此，在建设整个能够较大的影响整个海洋平台的使用寿命和安全劣的深海处，这就使得对于大型钻井平台桩腿的以桩腿选用的钢材强度比较高，其屈服强度大多要

桩腿,环境

同时韧性也可能因热循环过程而降低。较小的热循环，即是说较大热输入通常会使焊缝组织材的厚度对层间温度有较大的影响，通常不使用较高。综上所述，焊接热循环是影响焊接接头组织性能变效因素，并且可以通过改进焊接工艺，从而改善热循头质量的目的。90 高强钢的强度可以满足海洋平台桩腿的焊接，但是能上却有待改进。低合金高强钢在海洋平台桩腿用钢金钢的焊接性能较差，易形成冷裂纹和淬硬组织会导达到使用要求。但是海上平台桩腿采用的焊接方法大，如图 1.3 所示。这种焊接方法效率较低，且焊接环动强度大。因此，加大对海上平台桩腿的高效率高质的价值和意义。

【参考文献】