大线能量焊接用钢的工艺性研究.doc

本 科 毕 业 论 文大线能量焊接用钢的工艺性研究Study on the technology of large wire energy welding steel学院名称： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 2015年5月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意作 者 签 名：　　 　 　　 日　 期：　　　 　 指导教师签名：　　 　 　　 日　　期：　　　 　 　使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：　　 　 　　 日　 期：　　　 　 目录摘 要 IAbstract II引 言 III第一章 绪论 11.1论文相关研究背景 11.2论文相关研究的发展状况 21.3论文相关研究设计的目的及意义 3第二章 大线能量焊接用钢热影响区组织和性能的研究进展 42.1大线能量焊接用钢CGHAZ的组织和韧性 42.1.1奥氏体晶粒 42.1.2 二次组织 52.2针状铁素体的形核机理 52.2.1 作为针状铁素体形核核心的氧化物种类 62.2.2 作为针状铁素体形核核心的夹杂物的尺寸 72.2.3 针状铁素体形核机制学说 7第三章 大线能量焊接船体钢的研究 93.1国内外大线能量焊接用钢的研究进展 103.1.1 Ti—O处理技术 113.1.2 Mg处理技术 123.1.3 Ti—B处理技术 133.2 Ti氧化物对大线能量焊接船体钢 HAZ组织性能影响的研究 143.2.1 试验材料及方法 153.2.2 A1、Ti处理钢中夹杂物形成的热力学 153.2.3 试验钢中夹杂物观察 163.2.4 模拟焊接粗晶区的组织与性能 183.2.5 微量 A1、Mg、Zr对Ti处理钢中夹杂物形成的影响 193.2.6 夹杂物促进晶内针状铁素体的形核 21结 论 23致 谢 24参考文献 25大线能量焊接用钢的工艺性研究摘 要：大线能量焊接时由于高温停留时间长、相变冷却速度慢，焊接热影响区奥氏体晶粒急剧长大，得到侧板条铁素体为主的组织，韧性恶化。

降低钢中的C含量及碳当量(Ceq)、细化焊接热影响区奥氏体晶粒尺寸以及改善焊接热影响区的组织是发展大线能量焊接用钢的主要技术措施氧化物冶金”技术利用钢中细小的氧化物，通过促进晶内针状铁素体形核明显改善焊接热影响区的组织，成为大线能量焊接用钢最有效的技术途径实验结果表明：Ti—Mg复合处理明显细化钢中氧化物颗粒尺寸，促进了晶内针状铁素体形核，在 100～200kJ／cm 的大线能量焊接条件下粗晶热影响区得到针状铁素体为主的组织，一20℃冲击功达到 350J关键词：大线能量焊接 船体钢 氧化物冶金 焊接热影响区 低温韧性 23Study on the technology of large wire energy welding steelAbstract: As the long dwell time of high temperature and slow cooling rate in phase transfor． mation during high heat input welding， the austenite grain rapidly grew in heat— affected zone (HAZ)，the microstructure was composed mainly by ferrite side—plate which deteriorated the tough—ness prope~y．The main technical measures to develop the high heat input welding steel included de— creasing the carbon content and carbon equivalent of steel，refining the austenite grain size and impro— ving the microstructure of heat—affected zone(HAZ)．Oxide Metallurgy Technology has become the most effective technical way for high heat input welding steel by significantly improving the microstruc—ture of heat—affected zone(HAZ)through stimulating acicular ferrite nucleation by making use of fine oxide particles in stee1．The results showed that the Ti—Mg composite treatment obviously refine oxide particles，and enhance the aeicular ferrite nucleation． Under the hi gh heat input welding condi· tion of 100kJ／cm to 200kJ／cm，the microstructure of Coarse Grain Heat Affected Zone was mainly ac— icular ferrite．and the impact toughness value testing a．t 一20℃ reached to 350J。

Keywords: High Heat Input Welding，Ship Hull Steel，Oxide Metallurgy，Heat Affected Zone(HAZ)，Low—Temperature Toughhess引 言20世纪初，自从火焰和电弧发展成为焊接热源后，焊接作为一项专业化的技术才逐渐被人们认同自从1901年瑞典人发明有药皮的焊条（标志着焊接技术的诞生）以来，焊接技术已经上百年来的经验积累和技术提高，取得了长足的进步特别是20世纪50年代以后，焊接技术取得了更快的发展1956年出现了以超声波和电子束作为热源的超声波焊和电子束焊；1957年出现了等离子焊弧和扩散焊；1965年和1970年出现了以激光束为热源的脉冲激光焊；20世纪末出现了搅拌摩擦和微波焊焊接技术几乎运用了一切可以利用的热源，其中包括火焰、电弧、电阻热、超声波、摩擦热、等离子弧、电子束、激光、微波等从19世纪末出现碳弧到20世纪末出现微波焊的发展来看，历史上每一种热源的出现，都伴随着新的焊接方法的诞生，并推动了科学技术的发展至今，焊接热源的研究与开发仍未终止，新的焊接方法和新的焊接工艺不断涌现，焊接技术已经渗透到国民经济的各个领域。

科学技术的发展使新的焊接方法不断产生20世纪80年代以后，焊接技术渗透到了社会经济和工业领域的各个方面，呈现出加速发展的趋势在世界高科技市场竞争中，一些发达国家相继建立了各自的材料焊接研究开发中心，支持开发先进的焊接技术研究和应用我国在材料焊接领域的研究和应用也取得了高速发展焊接科学越来越引起更多国内外人士的关注，国内在先进焊接设备水平上与国外有一定的差距，但在工艺上研究水平和工程结构焊接应用上较为接近，在某些方面有自己的特色，例如航空航天飞行器、三峡工程、奥运主体育馆建造等随着我国经济建设的快速发展，焊接科学技术也取得了长足的进步举世瞩目的载人航天、奥运工程、西气东输及高速列车等重大的焊接科学应用取得了辉煌的业绩改革开放的大好形势，为焊接科学理论与工程技术的发展奠定了坚实的基础，并且创造了可持续发展的优良条件尤其是大线能量焊接用钢的工艺性研究，在国内外也尤其的重视，因为现代发展中钢板被广泛用于诸如建筑、桥梁、压力容器、储罐、管线和船舶等基础建设和大型建筑中建筑构件的大型化和高层化发展趋势要求钢板的厚度增加，同时具有更高的综合性能，包括更高的力学性能、高效的加工性能以及优良的抗腐蚀性能和抗疲劳破坏性能等。

但是，随着钢板强度的提高，其冲击韧度和焊接性能显著下降，焊接裂纹敏感性增加特别是随着焊接线能量的提高，传统低合金高强钢的焊接热影响区性能(强度、韧性)恶化，易产生焊接冷裂纹问题，给大型钢结构的制造带来困难由于焊接为厚板加工的主要方式，满足大线能量焊接性能也逐步成为各种钢种所具备的一种性能所以，在追求高强度的同时，改善钢板的韧性以提高钢板的焊接性能越来越迫切因此大线能量焊接用钢的工艺性研究，不仅能提高大型钢的生产效率，而起还能降低成本，有效的提高了国民经济又好又快的发展焊接已经成为现代制造业不可缺少的加工方法而且，随着科学技术进步和社会经济的发展，焊接科学与工程的应用领域还将不断地被拓宽第一章 绪论1.1论文相关研究背景20世纪70年代末,在船舶、石油、化工、水 电、城建等诸多领域,工程结构越来越朝着大型化、高参数方向发展,如大型原油储罐、大型球罐、海洋采油平台、大型管线、大跨度桥梁等为提高大型工程结构的焊接效率,保证其使用的安全可靠性,焊接效率高的单面埋弧焊、气电焊、电渣焊等大线能量焊接技术相继被采用,这给传统的低合金高强度钢(HSLA钢)带来了新的课题,即焊接粗晶热影响区(CoarseGrainHeatAffectedZone简称CGHAZ)的强度和韧性变差,且易产生焊接冷裂纹等缺陷。

为此,国内外相继开展了大线能量焊接用钢的研究上世纪70年代末至80年代初期,日本几家钢厂分别研制成功了焊接线能量可达50～150kJΠcm的大线能量焊接用钢,如新日铁的SPV490Q、日本钢管的NK2HITEN590E2和NK2HIT2EN610E2、川崎制铁的RIVERACE690LPH和RIV2 ERACE710LPH等钢种,并申请了专利武汉钢 铁公司于1996年在国内率先开展了σs490MPa级大线能量焊接调质高强钢WH610D2的研制,并成 功用于国产10万m3原油储罐的建造 大线能量焊接时,传统低合金高强度钢的CGHAZ强度会略有提高,但韧性极差,主要原因是奥氏体晶粒的严重长大以及二次组织由小热量输入多层多道焊时的回火马氏体+下贝氏体组织 转变为上贝氏体组织,而CGHAZ的韧性是焊接结构中性。