ENi620焊条焊接LNG低温用钢熔敷金属组织性能研究
发布时间：2021-09-28 14:28
在生态环境污染日益严重的形势面前,为了改善环境,缓解气候变化,提升能源使用结构的质量,深入贯彻落实国家可持续发展战略计划,液化天然气,即LNG相比其他石头煤炭等矿产资源甚至气态天然气更具有可选价值和更广的发展潜力。随着我国政策对LNG产业链的扶持,目前国内研发国内生产国内使用的LNG用低温用钢已完全不需要再从国外进口,但是配套LNG低温用钢的焊材目前仍然依赖进口,阻碍了LNG产业的发展,我国的能源战略蓝图受到一定的阻力。论文探索了国产自制LNG低温储罐用镍基ENi620焊条焊后熔敷金属的一系列研究。采用焊条电弧焊进行焊接试验,采用金相显微镜、扫描电镜方法表征熔敷金属微观组织,力学性能通过拉伸、冲击、硬度试验表征,并通过光谱法测定熔敷金属化学组成。结果表明:国产自制ENi620焊条焊后熔敷金属合金元素的引入含量适宜,Si元素含量超过预期设计,原因为焊接工艺性稍弱,熔池脱渣效率不高。焊后熔敷金属性能良好,抗拉强度≥680MPa,-196℃下冲击功可达80J,且塑性有大幅度提升,符合LNG低温钢的焊接要求。熔敷金属为奥氏体加析出相组织,主要形貌为柱状晶,并带有偏析。针对焊后熔敷金属中发现的焊...
【文章来源】：钢铁研究总院北京市
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔敷金属取样示意图
第二章试验材料与试验方法16机上进行，标准选择GB2652-89《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》。拉伸试验方法和程序均选择标准GB/T228-2002《金属拉伸试验方法》。图2-1熔敷金属取样示意图图2-2拉伸试样尺寸图2.3.2低温冲击试验静载荷与冲击载荷的最大的差异是载荷的加载方式。在冲击载荷下，由于加载速率大，而位错的开动需要时间，应力集中来不及向下传递分散，塑性变形能力来不及得到充分体现，故冲击试样在冲击载荷后能最大限度的排除塑性的影响更直观地表征材料的韧脆倾向。一般来说，位错在低温下滑移的摩擦阻力增大，材料有变脆倾向。因此低温下仍保持良好的冲击韧性难度较大，是LNG用钢焊材的重要指标。本试验采用V型缺口冲击试样，取样部位如图2-1所示，冲击试样按图2-3的规定加工。熔敷金属冲击试验标准选择GB2650-1989《焊接接头冲击试验法》。从同一块试板的焊接接头上加工五个冲击试样，通过液氮介质降温，将冲击试样冷却至-196℃，并快速进行冲击试验，记录五个冲击试样的冲击吸收功、侧膨胀量和断面纤维率并取平均值。
第二章试验材料与试验方法17图2-3冲击试样尺寸图2.3.3化学成分分析对焊后熔敷金属部分取样，取样要求熔敷金属宽度16mm以上，长度32mm以上，并将熔敷金属用砂轮打磨出一个平面即可，对该熔敷金属平面进行光谱法化学成分分析，按照GB/T10725-1989利用光谱仪分别对C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、W、Cu、Nb、Fe、Ni、Al、Ti等元素进行了含量检测。2.3.4显微组织分析显微组织观察又被称为金相观察，是分析材料微观下是否存在缺陷、测量分析晶粒尺寸、确定物相形貌的主要分析方法。利用金相显微镜对熔敷金属微观组织进行观察分析，掌握熔敷金属组织形貌变化规律，并分析缺陷对组织结构带来的影响。将熔敷金属试样切割加工后，对金相试样打磨抛光然后通过直流电源通电铬酸腐蚀。其中电解腐蚀工艺为：体积分数10%铬酸，通过夹具夹紧金相试样，将抛光好的光面伸进铬酸中，根据试样大小调整电压，使通电电流保持1A，通电30s，用酒精洗去铬酸吹干后用药棉浸透体积分数为４%的硝酸酒精擦腐蚀面。腐蚀后的试样再用酒精清洗，吹干待用。通过金相显微镜和图象分析系统采集观察组织形貌并拍照。2.3.5扫描电镜分析扫描电子显微镜，主要用于导电材料的各类拉伸冲击断口和具有凹凸不平形貌的表面的微观观察及分析，可用于微观的组织分析及微观下的尺寸测量。同时可附
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基合金焊丝GTAW熔敷金属凝固偏析行为[J]. 郭枭,徐锴,霍树斌,陈佩寅,陈波. 焊接学报. 2019(07)
[2]合金化对高镍铬钼铸铁合金凝固组织及硬度的影响[J]. 李贵茂,柳艳,曹艺,马壮. 热加工工艺. 2019(02)
[3]工程机械用960QT钢焊接粗晶区组织及性能研究[J]. 刘旭辉,张波,肖爱达,欧玲,郝春晖. 特殊钢. 2019(01)
[4]9%Ni钢LNG低温储罐用埋弧焊焊接材料研制[J]. 魏涛,徐锴,冯伟,冯茁,梁剑明. 机械制造文摘(焊接分册). 2018(04)
[5]焊接工艺对镍基焊缝气孔的影响[J]. 赵晓兵,鲁艳红. 有色金属材料与工程. 2018(03)
[6]镁合金激光焊接过程中气孔形成的原位观察和机理研究[J]. 王波. 热加工工艺. 2018(03)
[7]9Ni钢镍基焊条焊接冶金性能分析[J]. 杨超武,杜学铭. 热加工工艺. 2016(21)
[8]中国LNG接收站的发展形势[J]. 杨莉娜,韩景宽,王念榕,何军. 油气储运. 2016(11)
[9]2015年中国石油市场回顾与2016年展望[J]. 龚金双. 中国石油和化工经济分析. 2016(04)
[10]石油及LNG储罐用钢现状及最新研究进展[J]. 黄维,张志勤,高真凤. 上海金属. 2016(02)
硕士论文
[1]ENiCrMo3T0-4药芯焊丝焊缝金属气孔及热裂纹敏感性研究[D]. 王恒.北京工业大学 2016
[2]激光增材制造（3D打印）制备生物医用多孔金属工艺及组织性能研究[D]. 李洋.苏州大学 2015
[3]大型LNG储罐用9Ni钢焊接工艺与机理研究[D]. 郑立娟.哈尔滨工业大学 2010
[4]超低碳9Ni钢焊接接头低温韧性研究[D]. 王喆.合肥工业大学 2009
[5]LNG储罐建设用9%Ni钢焊接性及焊接工艺研究[D]. 尹长华.天津大学 2008
本文编号：3412079
【文章来源】：钢铁研究总院北京市
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
熔敷金属取样示意图
第二章试验材料与试验方法16机上进行，标准选择GB2652-89《焊缝及熔敷金属拉伸试验方法》。拉伸试验方法和程序均选择标准GB/T228-2002《金属拉伸试验方法》。图2-1熔敷金属取样示意图图2-2拉伸试样尺寸图2.3.2低温冲击试验静载荷与冲击载荷的最大的差异是载荷的加载方式。在冲击载荷下，由于加载速率大，而位错的开动需要时间，应力集中来不及向下传递分散，塑性变形能力来不及得到充分体现，故冲击试样在冲击载荷后能最大限度的排除塑性的影响更直观地表征材料的韧脆倾向。一般来说，位错在低温下滑移的摩擦阻力增大，材料有变脆倾向。因此低温下仍保持良好的冲击韧性难度较大，是LNG用钢焊材的重要指标。本试验采用V型缺口冲击试样，取样部位如图2-1所示，冲击试样按图2-3的规定加工。熔敷金属冲击试验标准选择GB2650-1989《焊接接头冲击试验法》。从同一块试板的焊接接头上加工五个冲击试样，通过液氮介质降温，将冲击试样冷却至-196℃，并快速进行冲击试验，记录五个冲击试样的冲击吸收功、侧膨胀量和断面纤维率并取平均值。
第二章试验材料与试验方法17图2-3冲击试样尺寸图2.3.3化学成分分析对焊后熔敷金属部分取样，取样要求熔敷金属宽度16mm以上，长度32mm以上，并将熔敷金属用砂轮打磨出一个平面即可，对该熔敷金属平面进行光谱法化学成分分析，按照GB/T10725-1989利用光谱仪分别对C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、W、Cu、Nb、Fe、Ni、Al、Ti等元素进行了含量检测。2.3.4显微组织分析显微组织观察又被称为金相观察，是分析材料微观下是否存在缺陷、测量分析晶粒尺寸、确定物相形貌的主要分析方法。利用金相显微镜对熔敷金属微观组织进行观察分析，掌握熔敷金属组织形貌变化规律，并分析缺陷对组织结构带来的影响。将熔敷金属试样切割加工后，对金相试样打磨抛光然后通过直流电源通电铬酸腐蚀。其中电解腐蚀工艺为：体积分数10%铬酸，通过夹具夹紧金相试样，将抛光好的光面伸进铬酸中，根据试样大小调整电压，使通电电流保持1A，通电30s，用酒精洗去铬酸吹干后用药棉浸透体积分数为４%的硝酸酒精擦腐蚀面。腐蚀后的试样再用酒精清洗，吹干待用。通过金相显微镜和图象分析系统采集观察组织形貌并拍照。2.3.5扫描电镜分析扫描电子显微镜，主要用于导电材料的各类拉伸冲击断口和具有凹凸不平形貌的表面的微观观察及分析，可用于微观的组织分析及微观下的尺寸测量。同时可附
【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基合金焊丝GTAW熔敷金属凝固偏析行为[J]. 郭枭,徐锴,霍树斌,陈佩寅,陈波. 焊接学报. 2019(07)
[2]合金化对高镍铬钼铸铁合金凝固组织及硬度的影响[J]. 李贵茂,柳艳,曹艺,马壮. 热加工工艺. 2019(02)
[3]工程机械用960QT钢焊接粗晶区组织及性能研究[J]. 刘旭辉,张波,肖爱达,欧玲,郝春晖. 特殊钢. 2019(01)
[4]9%Ni钢LNG低温储罐用埋弧焊焊接材料研制[J]. 魏涛,徐锴,冯伟,冯茁,梁剑明. 机械制造文摘(焊接分册). 2018(04)
[5]焊接工艺对镍基焊缝气孔的影响[J]. 赵晓兵,鲁艳红. 有色金属材料与工程. 2018(03)
[6]镁合金激光焊接过程中气孔形成的原位观察和机理研究[J]. 王波. 热加工工艺. 2018(03)
[7]9Ni钢镍基焊条焊接冶金性能分析[J]. 杨超武,杜学铭. 热加工工艺. 2016(21)
[8]中国LNG接收站的发展形势[J]. 杨莉娜,韩景宽,王念榕,何军. 油气储运. 2016(11)
[9]2015年中国石油市场回顾与2016年展望[J]. 龚金双. 中国石油和化工经济分析. 2016(04)
[10]石油及LNG储罐用钢现状及最新研究进展[J]. 黄维,张志勤,高真凤. 上海金属. 2016(02)
硕士论文
[1]ENiCrMo3T0-4药芯焊丝焊缝金属气孔及热裂纹敏感性研究[D]. 王恒.北京工业大学 2016
[2]激光增材制造（3D打印）制备生物医用多孔金属工艺及组织性能研究[D]. 李洋.苏州大学 2015
[3]大型LNG储罐用9Ni钢焊接工艺与机理研究[D]. 郑立娟.哈尔滨工业大学 2010
[4]超低碳9Ni钢焊接接头低温韧性研究[D]. 王喆.合肥工业大学 2009
[5]LNG储罐建设用9%Ni钢焊接性及焊接工艺研究[D]. 尹长华.天津大学 2008
本文编号：3412079
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