论文摘要
EH36钢广泛应用于造船行业,此钢厚板的传统焊接工艺是采用单弧焊接,先焊正面坡口,从反面清根后再焊接,这无形中增加了劳动强度,降低了工作效率。本文采用双面双弧工艺焊接EH36钢,改善了诸多缺点,具有重要的理论意义和广阔的应用背景。多层多道焊工艺试验中发现,电流、摆动模式、摆幅、焊枪位姿等对焊缝成形有重要的影响。通过系统工艺试验,获得了优化的工艺范围。打底焊是焊接过程中最重要的一道工序,也是双面双弧焊与传统单弧焊差别最大之处。通过数值模拟的方法考察熔池附近的热循环,发现双面双弧打底存在双峰结构,前焊道对后焊道的预热及后焊道对前焊道的后热作用明显。离根部越远,双弧作用越小。打底预热情况与不预热情况在热循环方面相差无几,由于双面双弧能量的相互作用,打底接头性能较好,舍去了预热工序。对接头进行组织分析发现,整个接头焊缝组织主要是先共析铁素体+侧板条铁素体+针状铁素体+索氏体,打底层焊缝组织具有典型的柱状晶区和等轴晶区,层间相变区柱状晶特征消失,层间重熔区侧板条铁素体变得细长,针状铁素体变得细小和离散,盖面焊缝中存在少量魏氏组织。打底热影响区的过热区间变小,正火区和不完全正火区间扩大。盖面层热影响区各区之间清晰可见。对接头进行力学性能测试发现,打底焊接头相比第二层的硬度偏低。打底拉伸强度高于母材,接头断裂在母材处,焊缝断口呈韧窝型剪切断裂。整体接头拉伸强度为母材90%左右。动态观察了侧壁未熔合缺陷断裂过程,整体接头主要断裂在焊缝和熔合线附近处,侧壁未熔合缺陷是多层多道焊断裂的主要因素。对焊缝断口进行成分分析,研究焊接接头的焊接缺陷及断裂机制。结果表明,未熔合缺陷由一层脆硬性物质组成,主要是附着在基体上的铁的氧化物以及附着在基体上的硅和锰的氧化物。焊后热处理加热到600℃退火后发现接头组织中碳化物析出较为明显,成分偏析依然存在。加热到完全退火后发现接头组织处于平衡态,在不引起晶粒粗大的情况下,温度越高,其碳迁移能力越强,组织越均匀。