双热源焊接参数对高强钢焊缝组织及性能的影响

发布时间：2017-08-11 18:02

  本文关键词：双热源焊接参数对高强钢焊缝组织及性能的影响

  更多相关文章： 10Ni3CrMoV钢 双热源埋弧焊 焊接速度 焊接电流 显微组织

【摘要】：双热源埋弧焊因其高效、节能、优质的特点成为船舶建造中高效的焊接方法之一,与单热源埋弧焊相比,双热源埋弧焊的可变参数更多,因此有必要研究双热源埋弧焊工艺参数中对接头影响较大的工艺参数。本文在20mm厚的10Ni3Cr Mo V钢板上进行焊接工艺试验,重点研究双热源埋弧焊工艺参数中的双丝间距和焊接速度、焊接电流等对焊道成形、截面形貌、焊缝化学成分、接头组织和性能的影响。研究结果表明:当双丝间距在20~30mm之间,焊接速度在40~80cm/min之间变化时可以得到成形良好的焊接接头;当双丝间距过小(小于10mm)时,双热源不但形成共熔池而且干扰特别强,在这种大热输入情况下前后丝极易粘结在一起,所以成形最差基本无法正常完成焊接;而当间距过大(大于40mm)时,由于双热源间距过大在焊缝中心形成“龙谷”使得焊缝成形变差;双热源间距在20~30mm之间,而接速度低于40cm/min时,由于其焊接速度较慢焊道表面铺展有点过开,使得焊缝熔宽较大,焊道盖面余高不足;而当焊接速度超过80cm/min的情况下,由于焊接速度过快铁水来不及完全铺展开,成形较差并在焊缝中部形成凸出的中脊。文章中研究了接头的显微组织和化学成分。在双道焊中,第一次热循环产生的粗晶区会受到二次热循环的影响形成不均匀的组织,将双道焊的HAZ区分成三个部分进行研究,分别是超临界粗晶区(二次峰值温度Ac3)、临界粗晶区(Ac3二次峰值温度Ac1)和亚临界粗晶区(二次峰值温度Ac1)。结果表明临界粗晶区的低韧性较低而且还会比粗晶区的韧性要低,一般认为在该区域形成的MA岛状组织是使热影响区韧性降低的主要原因,一些奥氏体岛状组织变成富碳区,在冷却过程中会转变成MA组织。焊缝化学成分的研究结果表明O元素的含量随着焊接电流的增加而增加,但是与焊接速度成反比。原奥氏体的晶粒宽度与焊接速度成反比,但是随着焊接电流的增加(热输入的增加)而增加。
【关键词】：10Ni3CrMoV钢 双热源埋弧焊 焊接速度 焊接电流 显微组织
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG445
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-28
• 1.1 课题背景13-14
• 1.2 双热源埋弧焊概述14-20
• 1.2.1 双热源埋弧焊的发展现状14-16
• 1.2.2 影响埋弧焊的因素16-17
• 1.2.3 埋弧焊焊接材料17-20
• 1.3 国内外研究现状20-25
• 1.3.1 高强钢焊接工艺研究现状20
• 1.3.2 焊缝金属组织结构研究20-22
• 1.3.3 合金元素对焊缝显微组织和性能的影响22-25
• 1.4 面临的挑战25-26
• 1.5 研究范围26
• 1.6 研究目标26-27
• 1.7 主要内容27
• 1.8 研究思路27-28
• 第二章 10Ni_3CrMoV钢焊缝冶金预测28-36
• 2.1 合金元素对高强钢焊接的影响28-29
• 2.2 10Ni_3CrMoV钢SHCCT曲线的建立及结果分析29-35
• 2.2.1 10Ni_3CrMoV钢SHCCT曲线的建立29-33
• 2.2.2 SHCCT图结果分析33-35
• 2.3 小结35-36
• 第三章 双热源埋弧焊工艺试验36-45
• 3.1 前言36
• 3.2 试验材料36-38
• 3.3 主要试验设备38
• 3.4 试验步骤38-44
• 3.4.1 焊前准备38-40
• 3.4.2 反面气刨40
• 3.4.3 焊接工艺40-41
• 3.4.4 宏观检验41
• 3.4.5 板拉伸试验41-42
• 3.4.6 冷弯试验42-43
• 3.4.7 V型夏比冲击试验43
• 3.4.8 硬度试验43-44
• 3.4.9 金相组织44
• 3.5 小结44-45
• 第四章 结果与分析45-70
• 4.1 焊接工艺参数对焊缝表面形貌的影响45-48
• 4.1.1 焊接速度对焊缝成形的影响45
• 4.1.2 双热源间距对焊缝成形的影响45-47
• 4.1.3 焊丝直径对焊缝成形的影响47-48
• 4.2 焊接工艺对焊缝几何尺寸的影响48-51
• 4.3 焊接电流和焊接速度对热影响区尺寸的影响51-52
• 4.4 焊接工艺参数对接头组织转变的影响52-68
• 4.4.1 焊缝金属的化学成分52-56
• 4.4.2 接头组织56-60
• 4.4.3 焊接电流和速度对原奥氏体晶粒宽度的影响60-63
• 4.4.4 焊接工艺参数对接头力学性能的影响63-68
• 4.5 小结68-70
• 第五章 总结与展望70-71
• 5.1 总结70
• 5.2 创新性和贡献70
• 5.3 未来工作的建议70-71
• 参考文献71-76
• 附录76-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果77-78
• 致谢78-79

【参考文献】

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本文编号：657475