【摘要】：海工裝備常年處于低溫環(huán)境并承受海水、大氣的共腐蝕作用,因其苛刻的服役條件,海工裝備用鋼必須兼?zhèn)涓邚姸�、高韌性以及優(yōu)良的低溫沖擊韌性和耐海水、大氣腐蝕性,而裝備服役環(huán)境的嚴酷性對焊接工藝和焊接接頭質量又提出了更高的要求。目前,關于向焊縫金屬中過渡微合金化元素以期改善其微觀組織、力學性能或第二相等研究主要集中于傳統(tǒng)焊條藥皮方面,與藥皮焊條電弧焊等傳統(tǒng)焊接手段相比,藥芯焊絲焊接過程中熔滴過渡方式有所差異,焊接過程多為大線能量多層多道焊,焊縫成形后組織組成與性能也有所不同,而對于600MPa級高強鋼藥芯焊絲焊縫金屬的相關改性研究試驗也比較少見。本課題基于一定的藥芯焊絲合金體系,并添加定量混合稀土和Cu元素,拉制出600MPa級海工裝備低合金高強鋼用藥芯焊絲,制備多組焊接接頭試樣進行試驗,以期得出稀土和Cu對焊縫金屬性能的影響規(guī)律。本課題利用冷軋鋼帶成形法拉制不同混合稀土和Cu添加量的600MPa級高強鋼藥芯焊絲,制備成焊接接頭后,利用金相顯微鏡、SEM、EDS、XRD、電化學加速腐蝕以及力學性能試驗等手段對焊縫金屬微觀組織和綜合力學性能以及電化學特性進行分析,并根據(jù)試驗結果總結影響規(guī)律,為該級別藥芯焊絲的微合金化提供參考。實驗結果表明稀土元素的添加對焊縫金屬微觀組織和力學性能具有明顯的影響,金相組織隨著添加量的上升呈細化趨勢,針狀鐵素體逐漸增多,但添加過多時,造成組織和晶粒大小均勻性下降。在合適含量范圍內(nèi),低溫沖擊韌性、硬度、屈服強度和抗拉強度都有較大程度的提升,Re達到606MPa,Rm達到753MPa,總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。適宜尺寸的第二相粒子也有一定的增加,從而利于晶粒形核。Cu的添加除了在一定程度上促進針狀鐵素體的形成,還會造成晶間富集物的產(chǎn)生,其對焊縫金屬屈服強度和抗拉強度以及低溫沖擊韌性等也無明顯改善作用,力學性能總體朝著不利的方向發(fā)展。在電化學特性方面,兩種元素的添加對焊縫金屬耐蝕性都有一定提升作用。電化學試驗結果顯示稀土添加越多,其腐蝕電流越小并且容抗弧半徑越大,耐蝕性越好,而Cu的添加存在一個最佳范圍,大致為0.28%~0.72%,此時腐蝕電流較小并且總阻抗值較高,耐蝕性較為穩(wěn)定。因此,在對焊縫金屬微合金化過程中,稀土元素對焊縫金屬整體性能提升較為明顯,而Cu雖然對耐蝕性有一定的促進作用,但作為工程結構材料,焊縫金屬的結構性能并沒有得到明顯的提升。
[Abstract]:Marine engineering equipment is in a low temperature environment all year round and is subjected to the common corrosion of sea water and atmosphere. Because of its harsh service conditions, marine equipment steel must have both high strength, high toughness and excellent low temperature impact toughness and corrosion resistance to sea water and atmosphere. The harshness of equipment service environment requires higher welding process and welding joint quality. At present, the research on the transition of microalloyed elements to weld metal in order to improve its microstructure, mechanical properties or second equivalent is mainly focused on the traditional electrode coating, compared with the traditional welding methods such as flux-coated electrode arc welding, etc. In the process of flux-cored wire welding, the transfer mode of droplet is different, the welding process is mostly multi-layer and multi-pass welding with large wire energy, and the microstructure and properties of the weld are also different after forming. However, relative modification experiments on weld metal of 600MPa grade high strength steel flux-cored wire are rare. Based on a certain flux-cored wire alloy system and the addition of quantitative mixed rare earth and Cu elements, the 600MPa marine equipment low alloy high-strength steel cored wire was produced and many groups of welded joint samples were prepared for test. The effect of rare earth and Cu on the properties of weld metal was obtained. In this paper, 600MPa grade high strength steel flux-cored wire with different amount of mixed rare earth and Cu was fabricated by cold rolled steel strip forming method, and the welding joint was made. The microstructure, comprehensive mechanical properties and electrochemical properties of weld metal were analyzed by means of metallographic microscope (SEM) EDSX XRD, electrochemical accelerated corrosion test and mechanical property test, and the influence rules were summarized according to the experimental results. It provides a reference for the micro alloying of the flux-cored wire. The experimental results show that the addition of rare earth elements has an obvious effect on the microstructure and mechanical properties of weld metal. The homogeneity of microstructure and grain size decreases. In the range of suitable content, the low temperature impact toughness, hardness, yield strength and tensile strength are all increased to a large extent. Re reaches 606 MPa / m to 753 MPA / a, and the overall trend is to increase first and then decrease. In addition to promoting the formation of acicular ferrite to a certain extent, the addition of the second phase particles of suitable size also leads to the production of intergranular enrichment, which is beneficial to the nucleation of the grain and the formation of acicular ferrite. It has no effect on the yield strength, tensile strength and low temperature impact toughness of the weld metal, and the mechanical properties of the weld metal are developing in an unfavorable direction. In terms of electrochemical properties, the addition of two elements can improve the corrosion resistance of weld metal to some extent. The electrochemical test results show that the more rare earth is added, the smaller the corrosion current is and the larger the arc radius of capacitive reactance is, the better the corrosion resistance is. However, the addition of Cu has an optimum range of 0.28% 0.72%, and the corrosion current is smaller and the total impedance value is higher. Corrosion resistance is relatively stable. Therefore, in the process of microalloying the weld metal, the rare earth element can improve the overall properties of the weld metal more obviously, while Cu can promote the corrosion resistance of the weld metal, but it can be used as the engineering structure material. The structural properties of weld metal were not obviously improved.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG42

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本文編號：2187627