高强钢焊接接头CTOD微观组织影响研究与BS7910缺陷评定

摘要

海洋工程结构不但构造复杂体积庞大,且服役环境恶劣,通常海洋工程结构破坏形式为脆性断裂和疲劳破坏,因此,当结构出现缺陷或者材料性能偏差时,会对结构的安全使用构成威胁,那么对海洋结构进行韧度评定和缺陷评估是具有重要意义的。
　　 本文依托国家工业和信息化部项目<2009>382号《海洋半潜式钻井平台总体建造及安装关键技术研究》子项目“钻井平台焊接工艺韧性的评定”,依照英国BS7448规范要求,对建造平台的焊接接头韧性进行了评定,采用扫描电镜对微观组织及断口形貌进行观察,同时对BS7910:2005《焊接结构中缺陷的可接受性评定方法》中的评定方法进行介绍,并结合CTOD试验对大厚度高强钢CTOD韧度进行评定。主要研究内容和结论如下:
　　 1、本文对CTOD韧度评定的研究背景和意义,相关理论以及相关规范进行阐述,说明CTOD韧度评定在海洋用钢评定中是较有效的方法,并用此方法对高强钢EQ56两种厚度以及EQ70/56、EQ70的焊接接头进行韧度评定。试验结果表明试样的焊缝中心处的结果是符合规范要求的,而部分焊接接头热影响区处的试验结果则表现出了一定的离散性且CTOD试验值偏小。
　　 2、采用电子显微技术,制作38mm厚钢板EQ56的焊接接头扫描电镜(SEM)试样,观察启裂处的断口形貌,观察结果表明EQ56CTOD试样启裂处断口形貌多属于准解理形貌,有撕裂棱且韧窝浅小,部分有二次裂纹,说明CTOD韧度较小的断口组织具有一定韧性,但并不很理想,也发现断口分析可以反映CTOD结果的普遍性,但对个体差异性的分析具有局限性,需要对其特定区域微观组,织进行进一步的观察。
　　 3、对CTOD实验结果离散性较大的44.5mm厚钢板EQ56焊接接头,结合CTOD试验,用扫描电镜对其韧性最薄弱的区域.粗晶区进行观察,并分析可能影响CTOD韧度的微观组织,提出改进建议。
　　 4、在完成以上任务的基础上,本文对BS7910:2005规范中三种级别评定方法进行介绍,并结合高强钢EQ70/56、EQ70焊接接头的CTOD试验结果,对其焊接接头的不同区域进行分级别的评定,结果表明,两种焊接接头不同位置的CTOD试验值都在可接受缺陷范围内,并计算失效临界值,为高强钢CTOD的允许值取值提供了思路。