Q390低合金高强钢焊接性研究

论文摘要

本文对Q390低合金高强钢焊接性展开了系统的研究,主要内容包括：Q390钢母材组织和性能；气体保护焊焊接接头和埋弧焊焊接接头的组织和性能；采用甘油法测定在不同焊丝种类、环境湿度、保护气体的作用下,Q390熔敷金属中扩散氢含量；进行焊接接头热影响区热模拟试验；结合金相法、杠杆法绘制Q390钢焊接热影响区连续冷却转变图（SH-CCT图）；对0℃的工况下,Q390钢焊接接头冷裂倾向进行了分析。研究结果表明,热轧态Q390钢微观组织为铁素体带和珠光体带沿轧制方向大致平行交替排列的带状组织,Q390钢碳当量为0.44,故有一定的淬硬倾向,焊前应进行预热,预热温度应控制在150～230℃。母材的拉伸、冲击和Z向性能都满足标准要求。采用埋弧焊焊接的Q390钢,焊缝是以先共析铁素体为主的柱状晶组织；热影响区粗晶区主要为贝氏体组织。采用气体保护焊焊接的Q390钢,焊后立即进行了低温回火处理,焊缝是以多边形铁素体为主的等轴晶组织；热影响区粗晶区是回火马氏体组织。采用甘油法测定焊接接头扩散氢含量最大值为4.19ml／100g,满足高层钢结构对焊材扩散氢含量的规定。当环境湿度较大时,并且采用药芯焊丝、较大的焊接电流、作为保护气体进行焊接时,会使得焊接接头扩散氢含量增加。根据测绘的Q390钢SH-CCT图,随冷却速度的不同,热影响区组织分别为先共析铁素体、珠光体、上贝氏体、下贝氏体、板条马氏体。由SH-CCT图可知,Q390钢只有当焊接冷却时间>15s时,才能防止焊接过程中冷裂纹的出现。此图的绘制成功,为确定Q390钢不同冷却速度下热影响区的组织及性能和焊接参数的选择的提供了理论依据。在现场冷裂试验中,在上环板与圆管柱的对接接头处出现裂纹,按照产生冷裂纹的三大因素依次分析：Q390钢的淬硬倾向并不严重,扩散氢含量也在标准要求范围内,而是由于钢结构较大的拘束度,不适当的焊接工艺等因素导致了接头处裂纹的产生。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题意义及背景
• 1.2 建筑钢结构焊接技术发展趋势
• 1.3 低合金高强钢的发展现状
• 1.3.1 国外低合金高强钢的发展现状
• 1.3.2 国内低合金高强钢的发展现状
• 1.4 Q390钢的分类及合金元素的作用
• 1.5 低合金高强钢的焊接难题
• 1.5.1 冷裂纹
• 1.5.2 热裂纹
• 1.5.3 过热区的脆化
• 1.6 热模拟技术在焊接领域中的应用
• 1.6.1 焊接热模拟技术发展现状
• 1.6.2 焊接热模拟对HAZ组织性能的研究及预测
• 1.7 主要研究内容
• 2 Q390钢母材组织、性能研究
• 2.1 Q390钢母材组织研究
• 2.2 Q390钢母材晶粒度评定
• 2.3 Q390钢焊接性预测
• 2.4 Q390钢力学性能测定
• 2.4.1 拉伸试验
• 2.4.2 夏比（V型）冲击试验
• 2.4.3 Z向断面收缩率测定试验
• 2.5 本章小结
• 3 Q390钢焊接接头组织、性能研究
• 3.1 Q390钢埋弧焊焊接接头组织、性能分析
• 3.1.1 焊接接头宏观金相
• 3.1.2 焊接接头微观金相
• 3.1.3 焊接接头拉伸试验
• 3.1.4 焊接接头冲击试验
• 3.1.5 焊接接头硬度试验
• 2气体保护焊焊接接头组织、性能分析'>3.2 CO₂气体保护焊焊接接头组织、性能分析
• 3.2.1 焊接接头宏观金相
• 3.2.2 焊接接头微观金相
• 3.2.3 焊接接头拉伸试验
• 3.2.4 焊接接头冲击试验
• 3.2.5 焊接接头硬度试验
• 3.3 本章小结
• 4 熔敷金属扩散氢的测定及分析
• 4.1 试验材料及方法
• 4.1.1 试验材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 扩散氢含量与时间的关系
• 4.2.2 焊丝种类对扩散氢含量的影响
• 4.2.3 环境湿度对扩散氢含量的影响
• 4.2.4 焊接电流对扩散氢含量的影响
• 4.2.5 保护气体对扩散氢含量的影响
• 4.3 本章小结
• 5 Q390钢焊接热影响区热模拟研究
• 5.1 试验材料及方法
• 5.1.1 试验材料
• 5.1.2 焊接热模拟试验
• 5.1.3 组织转变测定
• 5.1.4 组织分析与硬度测定
• 5.2 试验结果及分析
• 5.2.1 Q390钢SH-CCT图的绘制
• 5.2.2 利用SH-CCT图评定钢材的冷裂倾向
• s、T_f）研究'>5.2.3 奥氏体转变温度（T_s、T_f）研究
• 5.2.4 焊接热模拟奥氏体转变量研究
• 5.2.5 模拟焊接热影响区组织分析
• 5.3 本章小结
• 6 Q390钢焊接接头冷裂倾向分析
• 6.1 现场冷裂试验
• 6.2 焊接接头微观金相
• 6.3 试验接头冷裂纹原因
• 6.4 冷裂纹预防措施
• 6.5 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献