X80管线钢用自保护药芯焊丝渣系及强韧化的研究

论文摘要

自保护药芯焊丝是近几年发展较快的新型焊接材料,已广泛应用于输油输气管线、桥梁、造船、海洋平台、建筑等领域,并且能够适应野外较为恶劣的工作环境。本文是以多种氟化物-Fe2O3-Al-Mg碱性渣系为研究对象,通过工艺性能试验、力学性能试验、金相组织分析等方法,对X80管线钢用自保护药芯焊丝的渣系和低温韧性进行了细致的研究。自保护药芯焊丝的药粉粒度对焊丝焊接工艺性能有重大的影响。本文对焊丝药粉进行预处理的试验研究发现,经过预处理的药芯粉,使焊接工艺性能大大改善。渣系是研究自保护药芯焊丝的一个重要方面,渣起着主要的保护作用。本文中选用的自保护药芯焊丝的渣系主要是多种氟化物、氧化铁及铝镁系,其中氟化物在造渣的同时也有部分能汽化在熔融金属周围形成氟化物气团,隔绝熔化金属与空气的接触;铝镁有较强的脱氧固氮作用,是很好的脱氧剂和固氮剂,能够有效地防止气孔的产生。本文通过调整药芯配方的成分及其含量,来研究熔渣的粘度、覆盖性、脱渣性、润湿性等对焊接的工艺性能产生的影响。熔敷金属的力学性能是研究自保护药芯焊丝的重要指标,尤其是低温韧性的提高更是研究的关键。本文通过在合金系中加入Ni和稀土元素的同时控制Al的含量来进行试验,对熔敷金属的屈服强度、抗拉强度及低温冲击韧性进行研究,并且对熔敷金属的成分、组织及其夹杂物进行分析,发现Al对韧性的恶化有显著的影响。通过对自制焊丝焊接试验结果的研究,寻找加入各成分及其含量对渣系和韧性的影响规律,合理调整配方,使自保护药芯焊丝的质量得到进一步的优化。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 药芯焊丝的种类
• 1.3 国内外管道焊接药芯焊丝研究现状
• 1.4 自保护药芯焊丝的主要特点
• 1.5 本课题的研究内容
• 第二章 试验材料及方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 力学性能试验方法
• 2.2.2 组织分析方法
• 2.2.3 成分分析方法
• 第三章 自保护药芯焊丝的制备
• 3.1 前言
• 3.2 自保护药芯焊丝制备流程
• 3.3 药粉预处理工艺方法
• 3.3.1 药粉预处理的步骤
• 3.3.2 药粉预处理对焊接工艺性能的影响
• 3.4 烧结药粉的粉碎
• 3.5 药芯粉的配制
• 3.6 药芯粉的填充
• 3.7 焊丝的质量要求
• 3.8 本章小结
• 第四章 自保护药芯焊丝配方设计
• 4.1 前言
• 4.2 自保护药芯焊丝主渣系的确定
• 4.2.1 主渣系成分设计
• 4.2.2 主渣系各组分分析
• 4.2.3 烧结药粉成分分析
• 4.3 焊接熔渣分析
• 4.3.1 熔渣的粘度
• 4.3.2 熔渣的覆盖性
• 4.3.3 熔渣的覆盖性
• 4.3.4 熔渣的成分分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 熔敷金属组织和力学性能分析
• 5.1 前言
• 5.2 合金组分对熔敷金属组织的影响
• 5.2.1 Al对熔敷金属组织的影响
• 5.2.2 Al对熔敷金属力学性能的影响
• 5.2.3 Mn对熔敷金属力学性能的影响
• 5.2.4 Ni对熔敷金属力学性能的影响
• 5.3 断口分析
• 5.3.1 拉伸断口分析
• 5.3.2 冲击断口分析
• 5.4 夹杂物对熔敷金属力学性能的影响
• 5.4.1 夹杂物的种类
• 5.4.2 夹杂物对力学性能的影响
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢