焊接材料及焊接參數對Q345qDNH焊接接頭組織及性能的影響
發(fā)布時間：2021-08-22 05:29
近年來,隨著我國大跨度橋梁的架設,鋼結構橋梁具有非常廣闊的發(fā)展前景。但隨著橋梁用鋼的強度和耐蝕性能的不斷提高,焊接接頭由于殘余應力、夾雜、化學成分和微觀組織的不均勻性容易腐蝕失效,成為橋梁用鋼安全的薄弱環(huán)節(jié),對橋梁鋼的壽命和安全有著極大的影響。目前關于橋梁鋼焊接接頭性能的研究主要集中在力學性能和耐腐蝕性能的比較,對母材與焊絲的匹配關系以及焊接參數對力學性能和耐腐蝕性能的影響則鮮有報道�；诖�,本文研究了THQ440-NQ-II和ER50-6兩種焊絲在不同焊接參數下對橋梁耐候鋼Q345qDNH焊接接頭的組織、力學性能以及耐腐蝕性能的影響,為耐候橋梁鋼的應用與發(fā)展提供理論依據。研究獲得的主要結果如下:1.THQ440-NQ-II焊絲在不同焊接熱輸入下初道焊縫金屬的顯微組織主要由等軸狀的鐵素體、珠光體組成,而后續(xù)焊接道次的焊縫金屬由柱狀晶組成,主要組織有針狀鐵素體、先共析鐵素體以及少量魏氏組織鐵素體,多層多道焊接工藝顯著細化了焊縫晶粒,并且隨著焊接熱輸入增大,末道焊縫柱狀晶晶粒也逐漸增大;對焊接接頭進行力學性能測試,其屈服強度、斷后伸長率以及沖擊韌性與母材相比有所下降,尤其是在-40℃下的沖...
【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省
【文章頁數】：66 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
普通鋼(a)耐候鋼(b)長期暴露大氣中形成銹層示意圖
焊接材料及焊接參數對Q345qDNH焊接接頭組織及性能的影響8車輛用耐大氣腐蝕鋼及不銹鋼焊接材料》中的焊接材料，在某些情況下還依然使用普通焊接材料對橋梁耐候鋼進行焊接，雖然能夠滿足焊接接頭的力學性能要求，但焊縫區(qū)由于橋梁所處環(huán)境較為復雜，受環(huán)境影響較大，可能會使焊接接頭成為腐蝕的薄弱區(qū)，不能滿足橋梁耐候鋼焊接接頭耐腐蝕性能的要求。1.4橋梁鋼的焊接技術1.4.1橋梁鋼常用焊接方法截止目前為止，我國對橋梁鋼的焊接方式還比較單一，主要有氣體保護焊、埋弧焊以及手工電弧焊等幾種比較成熟的方式[48]，下面分別對不同的焊接方式進行介紹：（1）氣體保護焊氣體保護焊作為一種高效、節(jié)能、低成本的焊接方法，在大跨度橋梁鋼結構的正交異性橋面板焊接、橋面對接焊縫中廣泛使用。該焊接方式可以對不同厚度的工件進行全位置的焊接，且焊接過程中質量穩(wěn)定、容易控制，勞動成本低。根據保護氣體的不同，可以將其劃分為二氧化碳氣體保護焊、鎢極氬弧焊、熔化極惰性氣體保護焊等多種焊接方式，是主流焊接方式。本文采用的焊接方式為熔化極活性氣體保護焊接的方式對橋梁耐候鋼Q345qDNH進行焊接，設備裝置簡圖如圖1.2所示。圖1.2熔化極活性氣體保護焊示意圖（2）埋弧焊埋弧焊一般應用于桁架結構形式的橋梁，例如蕪湖長江大橋中大約60%采用的是埋弧焊方法[49]。由于其具有生產效率高、焊接線能量大、焊縫質量穩(wěn)定，可對中厚板一次焊接成形等優(yōu)點，自問世以來就廣泛應用于橋梁建設、壓力容器等領域。其利用電弧作為熱源在顆粒狀的焊劑下覆蓋燃燒進行焊接，在焊接時，可以采用較大的電流密度進行焊接，并且表面覆蓋的焊劑具有隔熱作用，所以其電弧熱量散失較其他焊接方法較少。但這種焊接方法由于是埋弧操作，看不到熔池
工程碩士學位論文11第2章試驗材料及方法2.1試驗材料2.1.1試驗材料本試驗所采用的材料為某鋼廠自行研發(fā)設計的橋梁耐候鋼Q345qDNH，鋼水由轉爐精煉后經控軋控冷工藝得到厚度為12mm的鋼板，其組織如圖2.1所示，可以看出母材主要是由鐵素體、珠光體以及少量的貝氏體組織組成，晶粒細小組織均勻，其化學成分及力學性能如表2.1、2.2所示。圖2.1Q345qDNH的顯微組織表2.1橋梁耐候鋼Q345qDNH的化學成分(wt%)CSiMnPSNiCrCuQ345qDNH0.070.271.460.0120.0030.370.450.32表2.2橋梁耐候鋼Q345qDNH的力學性能屈服強度Rel(MPa)抗拉強度Rm(MPa)延伸率A(%)沖擊功Akv(J)常溫-40℃Q345qDNH44154529.52702802802152372482.1.2焊接材料本次實驗采用符合TB/T2374-2008《鐵路車輛用耐大氣腐蝕鋼及不銹鋼焊接材料》的THQ440-NQ-Ⅱ耐大氣腐蝕鋼保護焊絲以及符合GB/T8110-2008《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》的ER50-6焊絲對耐候鋼板進行焊接，焊絲的直徑為1.2mm，其化學成分及熔敷金屬的力學性能如表2.3、2.4、2.5所示：表2.3焊絲化學成分(wt%)焊絲牌號CSiMnPSNiCrCuTHQ440-NQ-II≤0.100.35-0.650.90-1.30≤0.025≤0.0250.2-0.50.2-0.50.2-0.5ER50-60.06-0.150.80-1.151.40-1.850.0250.025
【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國橋梁鋼結構焊接技術發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 黃會強,車平,裴雪峰,張劍峰,黃河珍,高正穩(wěn). 焊接技術. 2019(S2)
[2]耐候鋼母材與焊絲匹配對焊接接頭應力腐蝕性能的影響[J]. 胡潔,黃翠,何亞玲,王曉敏,周強. 腐蝕與防護. 2018(06)
[3]對我國鋼結構發(fā)展的思考[J]. 岳清瑞,侯兆新. 工程建設標準化. 2017(05)
[4]Q500qENH耐候橋梁鋼在模擬工業(yè)大氣環(huán)境中的腐蝕行為[J]. 楊穎,侯華興,張哲,李琳. 腐蝕與防護. 2017(04)
[5]不同組織A710鋼在NaCl溶液中耐蝕性對比研究[J]. 胡騫,劉靜,王玉昆,黃峰,戴明杰,侯陽來. 中國腐蝕與防護學報. 2016(06)
[6]橋梁鋼結構焊接材料的應用與發(fā)展[J]. 徐向軍. 金屬加工(熱加工). 2016(08)
[7]Q690qENH鋼暴曬兩年的大氣腐蝕性能[J]. 李琳,鐘彬,高鵬,艾芳芳,徐小連,陳義慶,肖宇. 腐蝕與防護. 2015(09)
[8]展望耐候鋼在輸電桿塔中的應用[J]. 謝震. 特種結構. 2014(04)
[9]中國橋梁工程學術研究綜述·2014[J]. 馬建,孫守增,楊琦,趙文義,王磊,馬勇,劉輝,張偉偉,陳紅燕,陳磊,康軍. 中國公路學報. 2014(05)
[10]Mn對船板鋼大熱輸入焊接CGHAZ組織性能的影響[J]. 羅小兵,蘇航,楊才福,柴鋒,袁曉敏. 焊接學報. 2010(10)
博士論文
[1]高強高耐候焊材及接頭組織性能研究[D]. 肖曉明.鋼鐵研究總院 2014
[2]高強度橋梁鋼焊接性的研究[D]. 賈坤寧.東北大學 2008
碩士論文
[1]中小跨徑鋼板組合梁橋成橋過程穩(wěn)定性研究[D]. 龔翔箭.長安大學 2019
[2]橋梁耐候鋼Q345qNH的腐蝕行為及其機理的研究[D]. 宋志濤.蘭州理工大學 2019
[3]1MnCrMoNi合金鋼的焊接接頭組織和性能研究[D]. 李寧興.哈爾濱工程大學 2018
[4]免涂裝耐候橋梁鋼用耐候焊材焊接接頭的組織和力學性能研究[D]. 曲曉敏.燕山大學 2018
[5]A710鋼及其焊接接頭耐海洋大氣腐蝕行為研究[D]. 黃宸.武漢科技大學 2019
[6]Q345qD橋梁鋼焊接接頭組織與疲勞行為的研究[D]. 許科華.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[7]高性能Q370qE-HPS橋梁鋼的研制與應用性能研究[D]. 周雯.武漢科技大學 2015
[8]S355J2W耐候鋼焊接接頭組織及性能研究[D]. 劉博維.北京交通大學 2012
[9]355MPa級耐候鋼中Cu、Cr和P元素的作用[D]. 封輝.東北大學 2010
本文編號：3357100
【文章來源】：蘭州理工大學甘肅省
【文章頁數】：66 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
普通鋼(a)耐候鋼(b)長期暴露大氣中形成銹層示意圖
焊接材料及焊接參數對Q345qDNH焊接接頭組織及性能的影響8車輛用耐大氣腐蝕鋼及不銹鋼焊接材料》中的焊接材料，在某些情況下還依然使用普通焊接材料對橋梁耐候鋼進行焊接，雖然能夠滿足焊接接頭的力學性能要求，但焊縫區(qū)由于橋梁所處環(huán)境較為復雜，受環(huán)境影響較大，可能會使焊接接頭成為腐蝕的薄弱區(qū)，不能滿足橋梁耐候鋼焊接接頭耐腐蝕性能的要求。1.4橋梁鋼的焊接技術1.4.1橋梁鋼常用焊接方法截止目前為止，我國對橋梁鋼的焊接方式還比較單一，主要有氣體保護焊、埋弧焊以及手工電弧焊等幾種比較成熟的方式[48]，下面分別對不同的焊接方式進行介紹：（1）氣體保護焊氣體保護焊作為一種高效、節(jié)能、低成本的焊接方法，在大跨度橋梁鋼結構的正交異性橋面板焊接、橋面對接焊縫中廣泛使用。該焊接方式可以對不同厚度的工件進行全位置的焊接，且焊接過程中質量穩(wěn)定、容易控制，勞動成本低。根據保護氣體的不同，可以將其劃分為二氧化碳氣體保護焊、鎢極氬弧焊、熔化極惰性氣體保護焊等多種焊接方式，是主流焊接方式。本文采用的焊接方式為熔化極活性氣體保護焊接的方式對橋梁耐候鋼Q345qDNH進行焊接，設備裝置簡圖如圖1.2所示。圖1.2熔化極活性氣體保護焊示意圖（2）埋弧焊埋弧焊一般應用于桁架結構形式的橋梁，例如蕪湖長江大橋中大約60%采用的是埋弧焊方法[49]。由于其具有生產效率高、焊接線能量大、焊縫質量穩(wěn)定，可對中厚板一次焊接成形等優(yōu)點，自問世以來就廣泛應用于橋梁建設、壓力容器等領域。其利用電弧作為熱源在顆粒狀的焊劑下覆蓋燃燒進行焊接，在焊接時，可以采用較大的電流密度進行焊接，并且表面覆蓋的焊劑具有隔熱作用，所以其電弧熱量散失較其他焊接方法較少。但這種焊接方法由于是埋弧操作，看不到熔池
工程碩士學位論文11第2章試驗材料及方法2.1試驗材料2.1.1試驗材料本試驗所采用的材料為某鋼廠自行研發(fā)設計的橋梁耐候鋼Q345qDNH，鋼水由轉爐精煉后經控軋控冷工藝得到厚度為12mm的鋼板，其組織如圖2.1所示，可以看出母材主要是由鐵素體、珠光體以及少量的貝氏體組織組成，晶粒細小組織均勻，其化學成分及力學性能如表2.1、2.2所示。圖2.1Q345qDNH的顯微組織表2.1橋梁耐候鋼Q345qDNH的化學成分(wt%)CSiMnPSNiCrCuQ345qDNH0.070.271.460.0120.0030.370.450.32表2.2橋梁耐候鋼Q345qDNH的力學性能屈服強度Rel(MPa)抗拉強度Rm(MPa)延伸率A(%)沖擊功Akv(J)常溫-40℃Q345qDNH44154529.52702802802152372482.1.2焊接材料本次實驗采用符合TB/T2374-2008《鐵路車輛用耐大氣腐蝕鋼及不銹鋼焊接材料》的THQ440-NQ-Ⅱ耐大氣腐蝕鋼保護焊絲以及符合GB/T8110-2008《氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲》的ER50-6焊絲對耐候鋼板進行焊接，焊絲的直徑為1.2mm，其化學成分及熔敷金屬的力學性能如表2.3、2.4、2.5所示：表2.3焊絲化學成分(wt%)焊絲牌號CSiMnPSNiCrCuTHQ440-NQ-II≤0.100.35-0.650.90-1.30≤0.025≤0.0250.2-0.50.2-0.50.2-0.5ER50-60.06-0.150.80-1.151.40-1.850.0250.025
【參考文獻】：
期刊論文
[1]我國橋梁鋼結構焊接技術發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J]. 黃會強,車平,裴雪峰,張劍峰,黃河珍,高正穩(wěn). 焊接技術. 2019(S2)
[2]耐候鋼母材與焊絲匹配對焊接接頭應力腐蝕性能的影響[J]. 胡潔,黃翠,何亞玲,王曉敏,周強. 腐蝕與防護. 2018(06)
[3]對我國鋼結構發(fā)展的思考[J]. 岳清瑞,侯兆新. 工程建設標準化. 2017(05)
[4]Q500qENH耐候橋梁鋼在模擬工業(yè)大氣環(huán)境中的腐蝕行為[J]. 楊穎,侯華興,張哲,李琳. 腐蝕與防護. 2017(04)
[5]不同組織A710鋼在NaCl溶液中耐蝕性對比研究[J]. 胡騫,劉靜,王玉昆,黃峰,戴明杰,侯陽來. 中國腐蝕與防護學報. 2016(06)
[6]橋梁鋼結構焊接材料的應用與發(fā)展[J]. 徐向軍. 金屬加工(熱加工). 2016(08)
[7]Q690qENH鋼暴曬兩年的大氣腐蝕性能[J]. 李琳,鐘彬,高鵬,艾芳芳,徐小連,陳義慶,肖宇. 腐蝕與防護. 2015(09)
[8]展望耐候鋼在輸電桿塔中的應用[J]. 謝震. 特種結構. 2014(04)
[9]中國橋梁工程學術研究綜述·2014[J]. 馬建,孫守增,楊琦,趙文義,王磊,馬勇,劉輝,張偉偉,陳紅燕,陳磊,康軍. 中國公路學報. 2014(05)
[10]Mn對船板鋼大熱輸入焊接CGHAZ組織性能的影響[J]. 羅小兵,蘇航,楊才福,柴鋒,袁曉敏. 焊接學報. 2010(10)
博士論文
[1]高強高耐候焊材及接頭組織性能研究[D]. 肖曉明.鋼鐵研究總院 2014
[2]高強度橋梁鋼焊接性的研究[D]. 賈坤寧.東北大學 2008
碩士論文
[1]中小跨徑鋼板組合梁橋成橋過程穩(wěn)定性研究[D]. 龔翔箭.長安大學 2019
[2]橋梁耐候鋼Q345qNH的腐蝕行為及其機理的研究[D]. 宋志濤.蘭州理工大學 2019
[3]1MnCrMoNi合金鋼的焊接接頭組織和性能研究[D]. 李寧興.哈爾濱工程大學 2018
[4]免涂裝耐候橋梁鋼用耐候焊材焊接接頭的組織和力學性能研究[D]. 曲曉敏.燕山大學 2018
[5]A710鋼及其焊接接頭耐海洋大氣腐蝕行為研究[D]. 黃宸.武漢科技大學 2019
[6]Q345qD橋梁鋼焊接接頭組織與疲勞行為的研究[D]. 許科華.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[7]高性能Q370qE-HPS橋梁鋼的研制與應用性能研究[D]. 周雯.武漢科技大學 2015
[8]S355J2W耐候鋼焊接接頭組織及性能研究[D]. 劉博維.北京交通大學 2012
[9]355MPa級耐候鋼中Cu、Cr和P元素的作用[D]. 封輝.東北大學 2010
本文編號：3357100
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/daoluqiaoliang/3357100.html
