【摘要】：針對目前國內(nèi)440MPa以上海洋工程用的藥芯焊絲存在低溫韌性和焊接工藝性不穩(wěn)定等問題。本文首先試制五種藥芯焊絲,分析其強韌化機理,然后研究熱輸入量對藥芯焊絲焊接接頭組織與性能的影響,最后考察一種熱輸入下焊接接頭的斷裂韌度,為海洋工程用藥芯焊絲的工程化應用提供理論依據(jù)和技術支持。研究了五種藥芯焊絲的強韌化機理。固溶強化是五種藥芯焊絲熔敷金屬主要強化方式,Ni含量的增加(0.06%增至1.0%)對固溶強化增量不明顯,增Cu和增Ti(Cu含量從0.025%增至0.24%,Ti含量從0.004%增至0.025%)會加強析出強化的效果;Ni元素通過增加針狀鐵素體的含量、減少M-A組元和細化晶粒來改善韌性;Cu元素是通過降低相變溫度,增加針狀鐵素體的含量和細化晶粒來改善韌性;Ti元素是通過增加Ti的氧化物和細小夾雜物的數(shù)量,增加針狀鐵素體的形核核心來改善韌性。綜上考慮,G5藥芯焊絲熔敷金屬(Ni含量1.04%,Cu含量0.25%,Ti含量0.025%)的綜合力學性能最優(yōu)。研究了三種熱輸入(8 kJ/cm,14 kJ/cm,20 kJ/cm)下焊接接頭的組織與性能。末道焊縫微觀組織包含先共析鐵素體,側(cè)板條鐵素體,針狀鐵素體以及少量殘余奧氏體。隨著熱輸入的增加,針狀鐵素體含量從75%降至58%,平均鐵素體尺寸從0.4μm增至1.1μm,板條間的殘余奧氏體由薄膜狀向塊狀轉(zhuǎn)變;焊縫夾雜物主要是高熔點氧化物和MnS的復合夾雜物。隨著熱輸入的增大,夾雜物的平均尺寸從1.04μm增至1.49μm,且1.25μm以下能夠促進針狀鐵素體形核的夾雜物所占比例從59%降至48%,大角度晶界分布比例從83.3%降至73.7%。以上微觀織構(gòu)的變化導致焊縫強度和低溫韌性下降。三種熱輸入下熱影響區(qū)粗晶區(qū)組織主要為板條貝氏體。隨著熱輸入的增大,原奧氏體晶界和晶內(nèi)的板條貝氏體尺寸增大,且平行狀的板條束增多,導致-40℃下的沖擊功從129J降至90J。考慮實際工程焊接效率以及海洋工程指標要求,14 kJ/cm的熱輸入量最為合適。為了研究海洋工程焊接接頭的斷裂特性,進行了系列溫度沖擊實驗,確定了14kJ/cm熱輸入下的焊縫韌脆轉(zhuǎn)變溫度為-40℃,熔合線位置的韌脆轉(zhuǎn)變溫度為-55℃。通過7組CTOD實驗得到,焊縫的CTOD值均大于0.15mm,且離散率為30.08%,滿足海洋工程斷裂韌度的指標要求。
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG422.3

【參考文獻】

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本文編號：2618804