EN10225 S3Z-S420 G2+Q 150mm低碳高强度钢板焊接工艺研究

摘要

本文首先介绍了本次焊接工艺的项目背景,焊接工艺背景,焊接规范,焊接标准要求。从1G(水平横焊)、2G(立板横焊)、3G(立板垂直焊)三种焊接位置、111-SMAW手工焊条电弧焊、112-SAW埋弧焊、以及136-CO2 FCAW二氧化碳药芯焊丝保护焊三种焊接方式、EN 102250级S3Z-S420G2+Q 150mm厚钢板焊接材料化学成分、碳当量含量,分析焊接接头几何形状设计,确认111-SMAW和136-CO2 FCAW V形接头焊接、112-SAW双V形即X形焊接几何尺寸设计,以及焊接设备,分析选择确认扩散氢含量小于5ml/100g熔敷金属或含水率不超过0.2%的H1超低氢含量碱性焊条；再从焊接热力学出发,碳含量以及碳当量入手分析氢致裂纹的影响,分析焊接热力学,明确电极加热方式主导,确认预热温度在125℃到150℃之间,分析确认在125℃到250℃焊接温度区间内、不同焊接位置焊接速度下的焊接热输入参数,分析确立不同焊接位置的焊接电压、焊接电流,多层熔敷焊接方式,焊接温度梯度以及焊后热处理等对焊接工艺和焊接接头综合力学性能的影响,确认初始焊接工艺参数,并实施工艺焊接试验。采用初始焊接参数进行焊接工艺试验,并对焊接中的参数进行监控。在对比的三种焊接方式中,FACW在大厚度板的焊接中,大厚度板的中心位置做焊接的根部X形坡口对接焊,受焊接速度和热输入等的影响,尤其是受SMAW不同焊条做根部焊接溶合覆盖的影响,以及焊接表面缺陷的影响,易形成焊接裂纹。通过对焊件的焊接测试表明,大厚件EN10255 S420级材料的多道双坡口对接焊厚度板中心位置做根部焊接受制因素多,容易形成为焊接裂纹,焊接性力学性能差,冲击功值差,应采用适当偏高热输入焊接。大厚度板的多层多道间温度控制在230℃以内,后道焊接给前道焊接“回火”作用明显,抑制焊接淬硬、焊件韧性良好；焊接参数焊接热输入、焊接速度、以及良好的道间温度控制等综合作用,可以明显提高焊接的力学性能,提高焊接强度,降低焊接脆性化。盖面的焊接参数综合作用对盖面的力学性能影响明显,盖面的焊接处理工艺,可以有效地降低焊接应力和残余应力,降低焊接缺陷。同时,根据焊接母材的碳当量CE值,可以发布覆盖CE值在0.40±0.03的同类结构性焊接规程。

目录

摘要

ABSTRACT

图清单

表清单

符号说明

缩略语

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 课题来源以及研究背景

1.3 EN 10225 S420 级材料及标准简介

1.3.1 船舶、近海石油材料标准简介

1.3.2 材料 EN 10225 S420 简介

1.4 EN 10225 S420 级材料的焊接研究现状

1.5 本次焊接工艺的研究意义

1.6 本次焊接工艺研究内容及目标

第二章 焊接工艺设计

2.1 EN 10225 S420G2+Q 材料特性

2.1.1 化学成分

2.1.2 力学性质

2.1.3 碳当量 CE

2.2 EN 10225 S420G2 焊接工艺参数设计以及确立

2.2.1 焊条选择

2.2.2 焊接位置

2.2.3 焊接方式

2.2.4 焊接尺寸

2.2.5 坡口几何设计

2.2.6 预热温度计算

2.2.7 焊接热输入

2.2.8 焊接堆积方式

2.2.9 焊接热处理

2.2.10 预焊接工艺参数小结

2.3 焊接测试方法

2.3.1 无损检测NDT/NDE

2.3.2 破坏(力学)性能测试

2.3.3 外延扩展测试 Extend Test

2.4 本章小结

第三章 焊接试验

3.1 焊接设备

3.2 焊接前准备

3.3 焊接检测参数

3.4 焊接参数监测

3.4.1 焊接速度监测

3.4.2 焊接热输入

3.4.3 焊接温度

3.5 焊接验收及焊接测试

3.5.1 NDT/NDE测试

3.5.2 破坏(力学)性能测试

第四章 结论及工艺规程确立

4.1 结论

4.2 焊接工艺规程的确立及运用

结束语

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

上海交通大学硕士学位论文答辩决议书