核用Q460钢的埋弧焊焊接接头组织与性能研究

摘要

随着核电事业的发展，对核反应堆压力容器支架的承载能力的要求越来越高，而核用Q460钢在核反应堆支架中的应用有助于提高其屈服强度，从而提高其承载能力，然而目前对该钢材的焊接工艺缺乏了解。因此，有必要对核用 Q460钢的焊接工艺进行研究。
　　本文对45mm厚的核用 Q460钢进行了不同热输入的埋弧焊焊接，热输入分别为24kJ/cm、40kJ/cm、50kJ/cm。通过光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱定量分析（EDS）、透射电镜（TEM）、电子背散射衍射（EBSD）、焊接接头的拉伸、弯曲、冲击等试验方法研究不同热输入对焊接接头的显微组织和力学性能的影响。为了模拟辐照影响的工作环境，对热输入为24kJ/cm、40kJ/cm、50kJ/cm的焊接接头进行610℃、保温29h的热处理，研究热处理对焊接接头显微组织和力学性能的影响。
　　不同热输入下，焊缝组织均以针状铁素体和少量先共析铁素体为主。随着热输入的增加，焊缝中先共析铁素体、大角度晶界、尺寸小于2μm的有效晶粒占比以及夹杂物面密度减小，而焊缝M-A组元细小弥散分布且其占比和夹杂物尺寸增加。粗晶区以贝氏体和少量马氏体为主。随着焊接热输入的增加，粗晶区贝氏体组织相对增多，且晶粒粗大。最高硬度均出现在熔合线附近的热影响区，且随着热输入的增加而减小。随着热输入的增加，焊缝和热影响区组织粗大，从而导致热输入50kJ/cm时焊缝和热影响区表现为较差的低温冲击韧性。
　　热处理后，只有热输入为24kJ/cm的焊接接头冲击吸收功满足项目指标（AKV(-40℃)≥34J）。该接头的焊缝和热影响区组织明显粗大。焊缝组织主要为先共析铁素体和块状铁素体，M-A组元已基本消失，而针状铁素体合并粗化。焊缝组织的大角度晶界和尺寸小于2μm的有效晶粒所占比均有所下降。粗晶区为粒状贝氏体和块状铁素体，在细晶区和部分组织转变区中也出现了许多大小不等的块状铁素体。靠近熔合线的热影响区出现的硬度最高值也明显下降。焊接接头强度以及焊缝和热影响区的低温冲击韧性均有所降低。
　　不同热输入下，焊缝和焊接接头均有较高的强度和韧性，但只有热输入为24kJ/cm的焊接接头热处理前后均表现出良好的力学性能。

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第1章 绪 论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 核电用钢

1.3 低合金高强钢焊接工艺的研究现状

1.4 论文的研究内容和目的

第2章 核用Q460钢焊接试验和测试分析方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

2.3 组织分析方法

2.4 力学性能分析方法

第3章 热输入对核用Q460钢焊接接头显微组织的影响

3.1 热输入对末道焊缝显微组织的影响

3.2 热输入对焊接热影响区显微组织的影响

3.3 本章小节

第4章 热输入对核用Q460钢焊接接头性能的影响

4.1 热输入对焊接接头硬度的影响

4.2 热输入对焊缝金属及接头拉伸性能的影响

4.3 热输入对焊接接头弯曲性能的影响

4.4 热输入对焊接接头冲击韧性的影响

4.5 本章小节

第5章 热处理对核用Q460钢焊接接头组织及性能的影响

5.1 热处理对焊接接头显微组织的影响

5.2 热处理对焊接接头力学性能的影响

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢