铜进入焊缝引起16MnR焊接接头裂纹及性能下降检测分析

论文摘要

下架体是MPS-Ⅱ265型中速磨煤机的主要钢结构件,多采用16MnR钢板,按照欧洲标准进行焊接制造。本文在16MnR母材的焊接性及其影响因素分析的基础上,按照ENISO15614标准要求,对下架体主要焊接接头进行了焊接工艺评定,并检测分析了铜进入钢焊缝出现热裂纹的特点、原因及预防措施。在综合分析下架体焊接接头形式的基础上,主要对16MnR厚板的平板对接、角接、T型接头进行了焊接工艺评定和焊接工艺规程（WPS）文件制订。根据要求编制PWPS文件后,经过焊接工艺评定,获得了母材焊装、焊材规格、焊道排列、焊接规范、预热与层间及后热温度、清根要求、焊接质量要求及检验等工艺内容的具体要求。按照工艺评定参数制订了用于指导实际生产的焊接工艺规程WPS文件。下架体筒体拼接焊缝采用混合气体保护焊打底和埋弧焊多层焊接的组合焊接工艺,焊后进行滚制弯曲成型。16MnR母材为热轧状态供货,铁素体与珠光体组织呈带状分布,焊接热影响区主要为细小的F+P组织,焊缝组织较粗大,主要由先共析铁素体、贝氏体和珠光体组成。由于导电嘴熔化进入焊缝金属使局部含铜量升高,不仅改变了焊缝组织,提高了硬度,恶化了焊缝金属力学性能,而且造成焊缝表面热裂纹。这种焊缝热裂纹是由于焊接过程中焊缝局部进入大量低熔点Cu造成的,在焊缝金属凝固后期,在焊接应力的作用下,仍处于液态的富铜晶界金属（即液态薄膜）被拉开,而此时没有多余的液态金属及时填充,因此形成沿晶界分布的热裂纹—结晶裂纹,其断口有明显的沿晶开裂特征。此外,焊接接头还存在夹渣、熔合不良等缺陷。上述焊接缺陷产生的主要原因是,火焰切割坡口质量不合格,焊装质量差,质量检查不严。尤其是焊工责任心不强,进行埋弧焊时没有及时调整焊枪对中,使得导电嘴与母材接触而熔化,铜进入钢焊缝造成焊接接头质量下降。经过严格管理,加强生产监督及焊工培训,特别是严格执行焊接工艺规程,已经生产出达到外方质量要求的产品,完成了中速磨煤机主要结构件的制造任务。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 MPS 型中速磨煤机简介
• 1.1.2 MPS 型磨煤机的结构、工作原理及特点
• 1.1.3 MPS 磨煤机下架体的焊接及要求
• 1.2 16MnR（Q345R）结构钢焊接性分析
• 1.2.1 金属焊接性及其影响因素
• 1.2.2 16MnR（Q345R）结构钢焊接性
• 1.3 焊接缺陷
• 1.3.1 焊接热裂纹研究进展
• 1.3.2 结晶裂纹的形成原因及其影响因素
• 1.3.3 预防结晶裂纹的措施
• 1.3.4 其他焊接裂纹研究进展
• 1.3.5 其他焊接缺陷
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 中速磨下架体的典型焊接接头及焊接工艺评定
• 2.1 下架体筒体材料及焊接要求
• 2.1.1 焊接材料选择
• 2.1.2 焊接方法的选择
• 2.1.3 焊接热输入的控制
• 2.1.4 预热与焊道间温度
• 2.1.5 焊接后热及焊后热处理
• 2.2 焊接工艺评定
• 2.2.1 MPS265 下架体焊接接头形式
• 2.2.2 MPS265 下架体焊接工艺评定项目
• 第3章 16MnR 厚板埋弧焊接头焊缝裂纹与缺陷检测分析
• 3.1 焊接接头宏观分析
• 3.2 焊接接头成分分析
• 3.3 焊接接头微观分析
• 3.3.1 焊接接头组织分析
• 3.3.2 焊缝裂纹分析
• 3.3.3 焊缝裂纹断口分析
• 3.4 焊接接头硬度测定
• 3.5 夹渣分析
• 3.6 焊接裂纹产生原因分析
• 3.7 焊接裂纹的预防措施
• 3.8 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢