高强钢EQ70焊接接头CTOD韧性与微观组织的关系研究

论文摘要

由于焊接结构向大型化、高强化、深水冰冷海域方向发展,对焊接接头的脆性断裂问题的研究显得非常迫切和重要。为了适应生产的需要,断裂力学不断提出一系列断裂韧性指标,CTOD作为断裂韧性的一个指标,其真实性和准确性是其他参量不能比的。然而以往的很多研究都是针对夏比冲击试验的结果和微观组织的关系展开的,对CTOD韧度与微观组织的关系的研究还未见有报道,随着CTOD评定准则的广泛使用,研究高强钢CTOD韧度与微观组织的关系是一项非常有意义的工作。本文的研究依托国家工业和信息化部项目：《EQ56/EQ70焊接接头CTOD韧性机理与允许值研究》工信部装（2009）382号。采用相关性研究方法研究EQ70高强钢CTOD韧度和焊接工艺,即确定材料的韧性与某种组织结构或断口形貌相关,通过探索合适的焊接工艺设法并避免有害的组织结构,最终达到改善钢材韧性的目的。本文的工作主要包括以下几个内容：1.本文结合EQ70高强钢的特点介绍了常见的微观组织结构,并对电子显微镜做了比较,证明扫描电子显微镜较适合于清晰分析焊接接头的组织和断口形貌。2.本文通过CTOD试验方法测定了60mm厚的两种焊接工艺下EQ70高强钢焊接接头的韧度,试验结果表明采用焊接工艺B的焊缝处CTOD均值大于采用焊接工艺A的焊缝处CTOD均值,对应的熔合线的CTOD均值差别不大,但是两种焊接工艺下焊缝处的CTOD离散性都小于熔合线的CTOD离散性。3.本文在CTOD试验的基础上做了金相试验,在高倍扫描电镜下分析了微观组织对海洋高强钢EQ70焊接接头韧性的影响,分析结果表明EQ70焊接接头粗晶区产生脆化的主要原因有两个：其一是粗晶区中的粒状贝氏体以M-A组元的形式分布在板条铁素体上,它的存在促进了在其边界裂纹的起裂,上贝氏体中粗大的碳化物也使强化作用减弱很容易萌生裂纹降低韧度。其二是粗晶区晶粒粗大导致韧性下降。本文比较分析两种焊接工艺下焊接接头微观组织的差异后,提出了改善焊接工艺的方法,适当降低焊接线能量可以提高焊接接头的韧度。4.本文对CTOD允许值进行了讨论,为CTOD允许值的确定提供了建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 主要符号表
• 第1章 绪论
• 1.1 低合金高强钢的发展概况
• 1.2 研究背景和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 微观特征及电子显微分析技术
• 2.1 微观组织结构
• 2.1.1 微观组织结构相变机理
• 2.1.2 EQ70焊接接头分析
• 2.2 电子显微镜
• 2.2.1 扫描电子显微镜
• 2.2.2 透射电子显微镜
• 2.3 本章小结
• 第3章 试验材料及试验方法
• 3.1 材料及工艺
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 焊接工艺
• 3.2 CTOD试验结果分析
• 3.3 金相样品的抽样调查思想
• 3.4 金相试验
• 3.5 本章小结
• 第4章 EQ70焊接接头粗晶区脆化问题研究
• 4.1 断口形貌
• 4.1.1 宏观断口
• 4.1.2 微观断口
• 4.2 微观组织分析
• 4.3 金属平均晶粒度的测定
• 4.4 本章小结
• 第5章 焊接工艺分析
• 5.1 两种焊接工艺对比
• 5.2 手工电弧焊
• 5.2.1 焊接工艺参数的影响
• 5.2.2 焊接接头金属成分
• 5.3 允许值的讨论
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文