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        -70℃用壓力容器鋼焊接熱影響區組織

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        -70℃用壓力容器鋼焊接熱影響區組織

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        -70℃用壓力容器鋼焊接熱影響區組織研究
        -70℃用低溫壓力容器鋼的焊接一直是難點問題,原因是經歷焊接熱循環后,焊縫區和熱影響區的組織會被粗化,導致其低溫沖擊韌性難以達到要求。對焊縫而言,可以利用焊條或焊絲來調節成分和組織,從而獲得良好的強韌性。但熱影響區晶粒、組織粗化比較嚴重,且無法進行成分調整,是焊接接頭的最薄弱環節,特別是隨著溫度的降低,焊接接頭產生裂紋擴展的幾率越大。因此作為低溫鋼,尤其是低溫鋼焊后的HAZ,很重要的一個技術指標就是低溫沖擊韌性。

        實驗用-70℃用低溫壓力容器鋼板的厚度為30mm,為正火態,其化學成分(質量分數,%)為:0.071C,1.44Mn,0.23Si,0.495Ni,0.044Cr,0.048Cu,0.037Als,0.021Nb,0.002Mo,0.004V,0.014Ti,0.01P,0.005S。將其加工成尺寸為400mm×200mm×30mm(厚)的焊接試板,并根據GB/T3190-1997《船體結構焊接坡口型式及尺寸》、GB/T985-1988《氣焊、手工電弧焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸》制備出不對稱X形坡口。實驗采用手工電弧焊,直流反接,電弧電壓22~25V,焊接電流160A,為了減小焊道過熱,減小焊縫熱輸入,采用快速(150mm/min)多層多道焊工藝,焊接熱輸入為15kJ/cm。根據等強度匹配及JB/T4709-2000要求,焊接材料選用哈爾濱焊接研究所研制的W707DR焊條,直徑為4mm,其焊縫成分(質量分數,%):C<0.1,Si<0.2,Mn<2.0,P<0.035,S<0.035,Cu<0.7,其熔覆金屬-70℃時AKV≥27J。焊后消除應力熱處理:560℃,保溫1.5h。按照JB4744-2000及GB/T229-1994制備焊接接頭熱影響區沖擊試樣(10mm×10mm×55mm,V型缺口),進行低溫沖擊試驗。

        實驗鋼板的Rp0.2=355MPa,Rm=460MPa,A5=36.5%,AKV(-70℃)=242J??梢?,其-70℃時的沖擊功242J遠大于GB3531-1996標準值27J。

        已有研究表明,針狀鐵素體具有良好的低溫韌性。實驗鋼HAZ部位主要由針狀鐵素體和準多邊形鐵素體的復合組織組成,這種復合組織具有優良的綜合力學性能,尤其是低溫韌性,-70℃時沖擊功平均值達到200J以上,可滿足低溫容器鋼的使用要求。

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