水电站800MPa高强度结构钢焊接工艺研究

摘要

某水电站是中国在建的最大水电站工程之一，为了保证大水流量下的正常运行，其压力钢管采用强度级别为800MPa的新型国产高强结构钢。本文针对国产新型800MPa级低合金高强度结构钢的常用焊接方法——焊条电弧焊、富氩气体保护焊以及埋弧焊工艺进行了一系列研究。
　　首先对比了780CF钢800CF钢埋弧焊的接头组织和性能，两者接头焊缝区都为韧塑性较好的针状铁素体和粒状贝氏体组织，热影响区为贝氏体组织，其中粗晶区和部分相变区为接头薄弱区域。
　　针对780CF钢，采用不同焊接方法、不同焊材及不同线能量下的接头性能进行试验分析。埋弧焊由于焊剂覆盖，在相同线能量下，冷却速度较小，晶粒较焊条电弧焊和富氩气体保护焊稍粗大，但原子扩散更充分，强化质点和第二相的强化效果较好。在都能达到标准要求的前提下，埋弧焊焊接效率更高，焊接过程更稳定，自动化程度高，因此采用埋弧焊作为压力钢管的主要焊接方式。
　　对比不同焊材的接头性能，从焊材化学成分及接头组织等方面进行分析对比，选出综合性能较优焊材。
　　对不同焊接方法设定了大、小两种线能量，两种线能量下都能得到符合标准GB/T50766-2012《水利水电工程压力钢管制作安装及验收规范》的接头。大线能量下接头加热温度较高，晶粒较粗大，但同时原子扩散能力增强，有利于强化质点的形成和均匀分布，增强接头强度和韧塑性。且大线能量下生产效率更高。因此推荐焊条电弧焊线能量范围在25～35KJ/cm之间;富氩气体保护焊线能量范围25～35KJ/cm之间;埋弧焊线能量范围28～35KJ/cm之间。
　　针对多层多道焊中相邻的两条焊道进行分析，未变再热粗晶区和亚临界再热粗晶区的性能变化不大，与一次粗晶区相似;过临界再热粗晶区晶粒细化，强度及韧塑性提高;临界再热粗晶区形成了晶粒大小和成分不均匀的组织，韧塑性下降，但相比于一次部分相变区性能仍较好。因此焊道间相互作用使焊接温度场重合区域性能较优，接头薄弱区域仍为一次粗晶区和一次部分相变区。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 水电高强结构钢概述

1．1．1 高强结构钢概述

1．1．2 水电用钢的发展与现状

1．2 低合金调质结构钢的焊接性特点

1．2．1 焊接接头裂纹倾向

1．2．2 焊缝金属和母材强韧性匹配

1．2．3 热影响区的性能变化

1．3 本课题研究意义

第二章 焊接工艺试验方案

2．1 试验内容

2．1．1 780CF钢与800CF钢的焊接试验

2．1．2 780CF钢不同焊接方法的试验

2．1．3 焊材匹配

2．1．4 线能量对焊接接头的影响

2．2 试验研究方法

2．2．1 坡口准备

2．2．2 焊接过程

2．2．3 无损探伤

2．2．4 力学性能试验

2．2．5 硬度及微观金相试验

第三章 焊接试验结果与分析

3．1 B780CF钢与800CF钢焊接试验

3．1．1 力学性能试验结果与分析

3．1．2 硬度及微观组织分析

3．1．3 综合分析

3．2 780CF钢不同焊接方法的试验

3．2．1 宏观金相

3．2．2 力学性能试验结果与分析

3．2．3 硬度及微观金相分析

3．2．4 综合分析

3．3 不同焊材对比试验

3．3．1 化学成分分析

3．3．2 力学性能试验结果与分析

3．3．2 硬度及微观组织分析

3．3．3 综合分析

3．4 焊接热输入对接头性能的影响

3．4．1 力学性能试验结果与分析

3．4．2 硬度及微观组织分析

3．4．3 综合分析

第四章 多层多道焊分析

4．1 多层多道焊接热循环的影响

4．2 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文