10Ni5CrMoV钢大拘束结构焊接冷裂纹判据及奥氏体焊丝研究

发布时间：2023-09-17 14:27

　　10Ni5CrMoV钢在大尺寸厚板承压管板结构大拘束条件下,冷裂纹问题十分严重,工程实践表明,即使采用超低氢焊材,在严格的预热-后热工艺条件下仍然无法控制。现有的以临界断裂应力为代表的众多冷裂纹评判标准不能对10Ni5CrMoV钢焊接结构裂纹敏感性进行准确判定,需要对10Ni5CrMoV钢拘束结构冷裂纹的形成规律进行基础研究,期望提出一种针对大拘束结构的合理判据,并依此判据,从焊接材料、工艺方法等方面提出有效的解决措施。为此,本文以10Ni5CrMoV钢大拘束承压管板结构为研究对象,深入研究焊接接头冷裂纹产生规律,开发具有高强度、高韧性、优良焊接性的奥氏体焊丝,全面有效的抑制10Ni5CrMoV钢大拘束管板结构焊接冷裂纹的产生。首先,采用理论分析与试验相结合的方法对10Ni5CrMoV钢焊接接头冷裂纹影响因素及产生规律进行了基础研究。鉴于现有的冷裂纹判定准则不适合10Ni5CrMoV钢焊接接头,深入分析了10Ni5CrMoV钢焊接接头冷裂纹形成的三要素。三维原子探针试验结果表明,焊缝中的氢含量远远大于HAZ中的氢含量,采用色谱法测量了不同工作条件下焊缝中的扩散氢含量;采用水冷铜模方法,...

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 10 Ni5CrMoV高强钢研究现状
        1.2.1 国内外舰船用NiCrMoV系高强钢发展现状
        1.2.2 低合金高强度钢裂纹问题概述
    1.3 高强钢低强匹配焊接研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
    1.4 奥氏体焊材研究现状
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 10Ni5CrMoV钢拘束结构冷裂纹产生规律研究
    2.1 引言
    2.2 试验材料
    2.3 现有冷裂纹敏感性判据对10Ni5CrMoV焊接接头适用性
        2.3.1 碳当量判据
        2.3.2 预热温度判据
        2.3.3 临界断裂应力判据
        2.3.4 临界冷却时间判据
    2.4 10 Ni5CrMoV钢及其焊缝金属冷裂纹三要素研究
        2.4.1 10 Ni5CrMoV钢焊接接头中的氢含量
        2.4.2 10 Ni5CrMoV钢焊缝金属组织转变规律研究
        2.4.3 拘束度及其影响研究
    2.5 10Ni5CrMoV钢焊缝金属冷裂纹判据的提出及验证
        2.5.1 不同氢含量下的焊缝金属拉伸性能
        2.5.2 基于高斯公式的曲线拟合
        2.5.3 10Ni5CrMoV钢焊缝金属冷裂纹判据的提出及验证
    2.6 铁素体低匹配焊接杯管结构接头冷裂纹情况
    2.7 本章小结
第3章 熔化极气体保护焊用高强韧奥氏体焊丝研制
    3.1 引言
    3.2 现有的高强度奥氏体焊材的不足
    3.3 熔化极气体保护焊用高强韧奥氏体焊丝设计原则
        3.3.1 焊缝金属组织与焊丝合金系的要求
        3.3.2 力学性能要求
        3.3.3 焊接工艺的要求
        3.3.4 焊丝制作要求
    3.4 奥氏体焊丝化学成分确定
        3.4.1 化学元素对奥氏体焊缝强韧性的影响
        3.4.2 各元素对强韧性影响的神经网络模拟研究
        3.4.3 焊丝试制及化学成分最终确定
    3.5 奥氏体焊丝焊接性初步试验
        3.5.1 工艺性初步试验
        3.5.2 使用焊接性初步评价
        3.5.3 耐腐蚀性评价
        3.5.4 焊丝焊接过程存在的问题
    3.6 本章小结
第4章 高强韧奥氏体焊丝GMAW保护气体优选及抗裂性研究
    4.1 引言
    4.2 GMAW焊接保护气体优选试验
    4.3 Ar/He/CO₂ 焊接保护气体试验
        4.3.1 Ar/He惰性气氛试验结果
        4.3.2 Ar/He/CO₂ 氧化性气氛试验结果
        4.3.3 Ar+50%He+x%CO₂ 熔敷金属特性分析
    4.4 含N₂ 三元保护气体试验
        4.4.1 Ar+50%He+x%N₂ 的电弧和熔滴观察
        4.4.2 Ar+50%He+x%N₂ 熔敷金属成形及化学成分分析
    4.5 最优保护气体确定
        4.5.1 保护气体对电弧挺度及熔滴过渡稳定性综合分析
        4.5.2 Ar+50%He+x%N₂ 熔敷金属组织与力学性能
        4.5.3 Ar+50%He+x%N₂ 熔敷金属冲击韧性
    4.6 抗裂试验研究
        4.6.1 斜y坡口抗裂试验
        4.6.2 窗口拘束抗裂试验
        4.6.3 杯形管节抗裂试验
    4.7 本章小结
第5章 高强韧奥氏体焊丝GMAW使用焊接性及大拘束结构抗裂性验证
    5.1 引言
    5.2 试板级使用焊接性研究
        5.2.1 焊接接头制作和取样
        5.2.2 焊接接头拉伸、弯曲性能
        5.2.3 焊接接头冲击性能
        5.2.4 焊接接头金相组织分析
        5.2.5 焊接接头硬度测试
    5.3 大拘束管板模拟结构考核验证
        5.3.1 典型模拟结构的结构设计
        5.3.2 模拟结构建造
        5.3.3 典型模拟结构解剖结果
    5.4 本章小结
结论
创新点
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：3847609