海洋结构用钢焊接接头抗裂性研究

摘要

随着我国的海洋油气资源开发的不断深入，海洋工程对海洋平台需求逐渐增大。为了提高建造效率，海洋平台导管架采用埋弧焊和药芯焊丝CO2保护焊，导致近年来导管架建造过程中裂纹问题越来越突出。所以研究海洋结构用钢焊接接头的抗裂性非常有必要，使能够在保证海洋工程建造安全性的前提下，提高建造的效率。本文以海洋结构用钢DH36母材，采用G-BOP裂纹试验方法和斜y坡口裂纹试验方法，分别对单丝埋弧焊、药芯焊丝CO2保护焊的焊接接头进行抗裂性的研究。结果表明：
　　⑴DH36的SAW焊接接头在G-BOP试验中的裂纹都是根部熔合区附近的焊缝处起裂，起裂处出现细小的韧窝，扩展区为准解理形貌。焊缝区域存在先共析铁素体，导致组织不协调，在大的纵向拘束条件和扩散氢的作用下易产生横向裂纹。热输入为2.35kJ/mm和3.45kJ/mm时，4种焊材的抗裂性能的顺序均是A＃>B＃>C＃>D＃。在不预热的情况下，热输入从2.35kJ/mm增大到3.45kJ/mm，对于不同焊材的抗裂性影响不一样，焊材A＃的裂纹率没有影响，B＃和C＃的裂纹率有所提高，D＃的裂纹率有所降低。这很可能与焊材之间的扩散氢含量差距过大有关。热输入从2.35kJ/mm增大到3.45kJ/mm，能够促进焊材的焊缝区的先共析铁素体组织的生成，会降低该区域的抗裂性。2.35kJ/mm和3.45kJ/mm两种热输入下，焊接接头的硬度值大小与裂纹率无明显的对应关系。
　　⑵预热90℃或适当增加热输入能够显著提高抗裂性较差的1＃和2＃的抗裂性，而基本不影响抗裂性较好的3＃和4＃的抗裂性。单道斜y坡口焊接裂纹试验的裂纹率与熔合区附近的硬度有较好的对应关系：硬度越大，裂纹率越高。双道斜y坡口焊接裂纹试验中，各区域硬度下降明显。层间温度对于抗裂性好的4＃焊丝裂纹率的影响最大，适当提高层间温度有助于裂纹率的降低。对于抗裂性较差的2＃，小热输入下，预热温度和层间温度增大能显著降低裂纹率，提高抗裂性。双道斜y坡口焊接裂纹试验下，硬度与裂纹率没有明显的对应关系。
　　⑶单道焊焊后试件的熔敷金属扩散氢含量随焊后冷却时间的延长而不断降低，逸出的速度不断减小；热输入从1.01kJ/mm增大到1.57kJ/mm，不影响扩散氢逸出规律，但焊后相同时间里，熔敷金属扩散氢含量明显降低。多道焊扩散氢规律说明焊后控制合适的层间温度，保证较高温度的层间停留时间，非常有利于扩散氢含量的减少，有利于提高抗裂性。

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第一章 绪论

1.1选题背景

1.2低合金高强钢的发展和其焊接性

1.3焊接冷裂纹

1.4焊接方法简介

1.5焊接裂纹敏感性评价

1.6本文的研究目的和内容

第二章 DH36钢埋弧焊焊接接头抗裂性分析

2.1前言

2.2试验材料和设备

2.3 G-BOP裂纹试验

2.4断口分析

2.5熔敷金属的扩散氢

2.6金相组织

2.7焊接接头硬度测试

2.8 本章小结

第三章 DH36钢药芯焊丝CO2保护焊焊接接头抗裂性分析

3.1前言

3.2试验材料和设备

3.3小铁研焊接试验

3.4双道小铁研试验

3.5 本章小结

第四章 DH36钢CO2保护焊焊接过程扩散氢研究

4.1前言

4.2试验材料和方法

4.3单道焊的扩散氢

4.4多道焊的扩散氢

4.5 本章小结

第五章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢