大厚度DH40钢焊接工艺研究

论文摘要

DH40船用钢具有强度高、低温韧性好、耐腐蚀、抗疲劳等特性,广泛应用于船艏柱、克林吊基座及船体加强、平衡块悬臂梁等重要受力部位。开展DH40船用钢大厚板材料的焊接性研究,对于提高船舶重要受力结构的使用可靠性将具有十分重要的意义。本课题采用埋弧焊和CO2气体保护焊焊接方法,使用多层多道焊接技术,在不同板厚、不同接头和坡口形式、不同焊接位置条件下对大厚板DH40船用钢进行了焊接性试验,重点分析了焊接工艺参数对接头质量的影响规律,探讨了焊缝及热影响区微观组织与接头冲击韧性之间的内在联系。研究结果表明,焊缝内部无裂纹、气孔、夹渣、未熔合等焊接缺陷,焊缝成形美观,焊接接头抗拉强度均高于母材,满足规范规定;弯曲试验所有样品均合格,达到了标准要求;在多层多道焊接条件下,焊接接头整体冲击韧性满足标准要求,但熔合线外5mm区域的冲击韧性易产生下降现象,尤其是焊缝根部出现了严重的脆化现象。冲击试样断口形貌表现为冲击韧性较高的样品其纤维区和剪切唇所占的比例较高,放射区所占的比例很低;而冲击韧性较低样品的结果与其相反,即纤维区和剪切唇所占的比例较低,放射区所占的比例较高,这与冲击试验数据是相吻合的。熔合线外5mm区域的冲击韧性较其它部位低的原因在于多层多道焊最后一次焊接热循环作用下,由于“组织遗传”作用,造成晶粒粗大;另外,该区域出现了大量粒状贝氏体,由于粒状贝氏体中M-A组元的形状、数量、尺寸和分布不同,宏观表现为冲击韧性数据存在一定差异。改变焊接工艺或进行焊后热处理,使M-A组元分解成铁素体和碳化物是改善该区域韧性的有效方法。母材显微硬度167202HV,为铁素体+珠光体+少量屈氏体的混合组织;焊缝金属硬度205230HV,是铁素体+屈氏体的混合组织;热影响区焊缝根部熔合线外5mm的显微硬度191235HV,结合前述焊缝微观组织分析,该区域是铁素体+珠光体+贝氏体的混合组织。DH40低合金高强钢具有非常好的抗层状撕裂性能,断面收缩率高达71.7%,远远高于规范规定的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外厚板焊接研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 厚板焊接中存在的问题
• 1.3.1 层状撕裂
• 1.3.2 冷热裂纹
• 1.3.3 焊接变形
• 1.3.4 焊接应力
• 1.4 DH 40 低合金高强钢焊接性分析
• 1.5 本课题的研究目的和意义
• 1.6 本课题的研究内容
• 第2章 试验材料及方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 第3章 试验结果与分析
• 3.1 典型接头宏观金相分析
• 3.2 力学性能测试结果与分析
• 3.2.1 拉伸和弯曲试验
• 3.2.2 冲击试验
• 第4章 T 型接头抗层状撕裂性研究
• 4.1 Z 向拉伸试验结果分析
• 4.2 Z 向拉伸试样断口分析
• 4.3 大厚板抗层状撕裂焊接工艺要点
• 结论
• 参考文献
• 致谢