论文题目：水电站N610CF钢埋弧焊焊接工艺及接头性能研究
摘要：N610CF钢具有良好的综合性能,广泛应用在水电站压力钢管等金属结构中,N610CF钢的焊接质量直接关系着水电站的安全。目前水电压力钢管的焊接多采用单丝埋弧焊工艺,双丝埋弧焊能较大提高水电站压力钢管的焊接效率,但在国内水电系统中尚未见应用报道。为了保证压力钢管焊接接头质量并提高焊接效率,研究双丝埋弧焊焊接工艺及接头性能,对水电实际生产应用具有重要的意义和价值。本文对水电用N610CF钢的单丝埋弧焊接头和不同焊接速度（V=60cm/min、V=70cm/min、V=80cm/min）条件下的双丝埋弧焊接头进行了研究,通过焊接热循环测试和残余应力测试分析了不同工艺下的残余应力分布规律,通过金相试验、硬度试验、拉伸试验、弯曲试验、低温冲击的方法,研究了不同焊接工艺条件下焊接接头的显微组织和基本力学性能,采用微型剪切试验方法研究了不同焊接工艺下接头的微型剪切力学性能,通过三点弯曲加载的方法研究了不同焊接工艺下的接头焊缝区和热影响区的断裂韧性,通过断口SEM观察和显微组织观察对断裂韧性变化规律进行了分析,并对打底时出现的焊接裂纹进行了分析。主要研究结论如下:不同焊接工艺条件下的接头焊道均成型良好,接头的常规力学性能都满足标准要求。随着双丝埋弧焊焊接速度的提高,双丝埋弧焊的冷却时间t8/5和t8/3均逐渐减小,残余应力最大值逐渐增大。双丝埋弧焊能在提高焊接效率的同时并保证接头焊接质量。不同工艺下的接头各微区均有较高的剪切强度和压入率,具有良好的强度和塑性。双丝埋弧焊不同焊接速度下的接头剪切强度变化趋势相同,从焊缝中心到母材均呈现先降低后升高的趋势。热影响区的平均剪切强度最低,且热影响区中的粗晶区和部分相变区剪切强度均较低,剪切强度最低位置和拉伸断裂位置均处于热影响区,表明热影响区是接头薄弱区域。单丝埋弧焊接头和不同焊速下的双丝埋弧焊接头的焊缝区和热影响区的CTOD值都较高,断口存在大量的韧窝,表现出良好的断裂韧性。双丝埋弧焊焊接速度为70cm/min时,热影响区的CTOD值最大,平均值为0.775mm。双丝埋弧焊焊接速度增大时,焊缝区的断裂韧性值呈现依次减小的趋势,但CTOD值大小相差不大,焊接速度为60cm/min时的CTOD值最大,平均值为0.680 mm。打底焊时出现的裂纹为结晶裂纹。结晶裂纹的主要原因是打底时焊接电流偏大,电压偏小,使焊缝形状系数过小,焊缝中形成对生生长的柱状晶,焊缝在凝固收缩时,焊缝中心的“液态薄膜”受到的拉应力增大产生开裂。
关键词：水电用钢;焊接工艺;微型剪切;断裂韧性;裂纹尖端张开位移
学科专业：材料科学与工程
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 水电用钢简述
1.2.1 水电用钢性能要求
1.2.2 水电用钢强韧化机制
1.2.3 水电用钢及其焊接研究现状
1.3 双丝埋弧焊概述
1.3.1 双丝埋弧焊简介
1.3.2 双丝埋弧焊的应用现状
1.4 焊接接头微区力学性能概述
1.4.1 焊接接头微区力学性能测试方法
1.4.2 焊接接头微区性能研究现状
1.5 断裂韧性简介
1.6 课题研究内容和技术路线
第2章 试验材料与方法
2.1 试验材料和设备
2.2 焊接方法与工艺
2.3 焊接热循环采集
2.4 接头残余应力测试
2.5 接头组织与性能测试
2.5.1 焊接接头微观组织观察
2.5.2 焊接接头硬度分布
2.5.3 焊接接头拉伸性能试验
2.5.4 焊接接头弯曲试验
2.5.5 焊接接头低温冲击试验
2.6 焊接接头微型剪切试验
2.7 断裂韧性试验
2.7.1 CTOD试样制备
2.7.2 CTOD测试过程
2.7.3 CTOD计算
第3章 不同焊接工艺条件下焊接接头性能与组织研究
3.1 不同焊接工艺条件下的焊接热循环
3.2 不同焊接工艺条件下的接头残余应力分布
3.3 接头成形及微观组织分析
3.3.1 不同工艺条件下的接头成形
3.3.2 接头显微组织分析
3.4 接头硬度分布
3.5 常规力学性能试验结果与分析
3.5.1 拉伸试验结果
3.5.2 弯曲试验结果
3.5.3 低温冲击试验结果
3.6 本章小结
第4章 微型剪切性能和断裂韧性分析
4.1 微型剪切性能分析
4.1.1 不同焊速下的微型剪切性能分析
4.1.2 不同焊层的微型剪切性能分析
4.2 断裂韧性结果分析
4.2.1 CTOD试验结果
4.2.2 CTOD结果分析
4.3 本章小结
第5章 焊接裂纹原因分析
5.1 焊接裂纹概况
5.2 焊接裂纹分析
5.2.1 材质分析
5.2.2 断口形貌分析
5.2.3 焊缝成形及金相组织观察
5.2.4 综合分析
结论
致谢
参考文献
