海洋平台典型异种钢焊接及焊后组织和性能研究

发布时间：2017-08-20 21:00

  本文关键词：海洋平台典型异种钢焊接及焊后组织和性能研究

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【摘要】：陆地和浅水油气开采已接近峰值,深水油气开始成为油气勘探的热点。海洋平台是开发海洋油气资源的重要的超大型焊接钢结构,随着其日益大型化,出现的问题越来越多:其关键结构处的异种钢焊接接头成分、组织和性能严重不均,应力集中程度高,易失效,严重制约了海洋平台的安全长效运行。本论文选取海洋平台桩腿用钢EH36与齿条板用钢ASTM A514 Gr.Q为对象,研究了其在一定焊接工艺条件下的焊接性,并通过接头的显微组织观察、力学性能测试和模拟海水腐蚀行为分析,重点探究了熔合比和焊后热处理次数对接头的影响,以期为该异种钢更优质焊接接头的获得奠定基础,为海洋平台建造单位提供参考。论文主要工作如下:系统制定了预热温度、焊接线能量、层间温度、熔合比和焊后热处理等焊接工艺参数,进行了手工电弧焊的焊接试验。采用金相组织分析、电子显微分析、力学性能测试和模拟海水浸泡试验等技术手段,研究了试验钢对所选焊接工艺的适应性,着重分析了熔合比和焊后热处理次数对接头的影响。测定了焊接接头各区域的电化学位,分析了接头内部的电偶腐蚀倾向,并与极化曲线和电化学阻抗谱研究相结合,全面评价了其腐蚀规律。结果表明:对于异种钢焊接时,熔合比越大,两侧异种母材所占的比例越小,熔敷金属成分越均一,焊接接头性能越好。回火热处理过程从一定程度上释放了焊接接头的残余应力,尤其是焊接时与母材冷铁直接接触,相当于进行了淬火处理的热影响区的残余应力。冲击韧性正比于混合断口中的韧窝比例,三次热处理接头的冲击韧性值有明显下降,这与焊接接头热影响区组织的长大有关。该异种钢焊接接头各区域存在组织和成分的差异性,腐蚀电位不同,无论是否进行热处理,均不能消除这种差异性。焊缝和热影响区电位相对母材较低,为阳极。故海洋腐蚀环境下必须将焊接接头的防腐蚀做到最好,以避免相对母材面积较小的焊缝和热影响区形成“小阳极”,形成焊接接头的局部优先腐蚀,造成海洋平台钢结构的报废。
【关键词】：异种钢 焊接接头 力学性能 耐腐蚀性能
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE951;TG44
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 创新点摘要6-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 海洋平台焊接国内外研究现状10-16
• 1.2.1 海洋平台概述10-11
• 1.2.2 海洋平台用钢的特点11-12
• 1.2.3 高强大厚板焊接常见的问题12-13
• 1.2.4 国内外在海洋平台焊接与建造工艺方面的尝试13-14
• 1.2.5 焊接接头影响因素研究14-15
• 1.2.6 焊接接头组织与性能研究15-16
• 1.3 焊接接头在海水中的腐蚀16-18
• 1.3.1 焊接接头海水腐蚀行为及特点16-17
• 1.3.2 成分和组织结构对焊接接头耐蚀性的影响17-18
• 1.4 金属腐蚀测量的基本方法18
• 1.5 本文研究的主要内容18-20
• 第二章 试验材料及试验方法20-29
• 2.1 试验材料20-21
• 2.2 焊接工艺21-24
• 2.2.1 预热温度选择21
• 2.2.2 层间温度选择21
• 2.2.3 焊接热输入的制定21-22
• 2.2.4 焊接熔合比的制定22-23
• 2.2.5 焊后热处理的选择23-24
• 2.3 测试分析方法及设备24-27
• 2.3.1 拉伸试验24-25
• 2.3.2 冲击韧度测定25
• 2.3.3 金相组织分析25
• 2.3.4 显微硬度测定25-26
• 2.3.5 断口扫描电镜观察26-27
• 2.4 腐蚀速度的测量方法27-28
• 2.5 试样编号28-29
• 第三章 焊接接头组织与力学性能分析29-38
• 3.1 力学性能29-32
• 3.1.1 拉伸试验结果及分析29-30
• 3.1.2 冲击试验结果及分析30-32
• 3.2 金相组织分析32-35
• 3.3 显微硬度分析35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 焊接件耐海水腐蚀性研究38-44
• 4.1 失重试验的结果和分析38-39
• 4.2 电化学方法对试样腐蚀行为的表征39-42
• 4.2.1 自腐蚀电位的结果和分析39
• 4.2.2 极化曲线结果和分析39-40
• 4.2.3 阻抗谱结果和分析40-42
• 4.3 本章小结42-44
• 结论44-46
• 参考文献46-50
• 发表文章目录50-51
• 致谢51-52

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