高温焊接对12Cr2Mo1R钢焊接残余应力的影响及机理研究

摘要

焊件在焊接过程中，焊件母材金属由于受到不均匀加热和冷却的作用，在焊缝及其附近区域不可避免地产生不均匀塑性形变从而导致焊件在常温冷却后有残存于焊接母材金属内部的应力，此应力称为焊接残余应力。焊接残余应力对焊件的疲劳寿命、组织性能和抗腐蚀性能均有很大的不利影响。由于焊接过程中焊件焊缝受到不均匀加热和冷却而产生焊接残余应力，并且焊缝本身的抗应力腐蚀性、疲劳寿命及金属的组织性能都低于母材金属，但焊缝却要比母材多承受焊接残余应力的应力负荷，因此焊件的断裂往往发生在焊件焊缝处。本课题实验研究的新型焊接工艺技术可以有效地减轻焊件焊后残余应力，对预防事故的发生具有极大的经济效益和社会效益。
　　本课题的目的是通过实验研究，论证在高温条件下预热焊件并进行高温焊接的新型焊接工艺技术能否有效减轻焊件焊后残余应力。此工艺技术是焊接前把焊件预热到一定的温度，使焊件母材金属均匀受热，然后在保持预热高温的条件下对焊件进行焊接，焊接后让焊件在室温条件下自然冷却。本课题实验研究的高温焊接工艺技术的原理是:采用对焊件进行高温预热和高温焊接的方法，来减小焊件焊接区域温度场的温差，来降低焊接残余应力。本实验中对两块12Cr2Mo1R钢板分别进行了800℃和900℃两个温度下的预热和高温焊接，通过小直径盲孔法测量试件的残余应力值，并与常温下的焊接试件的焊接残余应力值进行比较。本论文为了证明高温焊接技术能有效的提高焊缝金属的抗腐蚀性能、疲劳寿命和组织性能，还分别进行了腐蚀实验、疲劳实验和金相组织试验。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 消除焊接残余应力状况及发展趋势

1．3 本课题研究的主要目的

第二章 焊接概念、特点分析及缺陷

2．1．焊接的概念和分类

2．2 影响金属焊接性的内在因素

2．3 焊接特点及分析

2．3．1 普通焊接方式的特点

2．3．2 焊接残余应力产生原因分析

2．4 焊接缺陷的种类及特点分析

第三章 焊接残余应力产生原因分析

3．1 焊接残余应力产生的本质原因

3．2 焊接温度场分布情况

3．3 焊接残余应力产生的实时过程

3．4 焊接残余应力的分类

3．5 焊接残余应力的分布

3．5．1 纵向残余应力的分布规律

3．5．2 横向残余应力的分布规律

3．6 焊接残余应力对焊缝性能的影响

3．6．1 焊接残余应力对焊缝承载能力的影响

3．6．2 焊接残余应力对应力腐蚀开裂的影响

3．6．3 焊接残余应力对疲劳强度的影响

3．7 控制焊接残余应力的措施

3．7．1 设计措施

3．7．2 材料选择措施

3．7．3 工艺措施

第四章 高温焊接实验

4．1 实验目的

4．2 实验理论依据

4．3 实验选材及具体方案

4．4 实验试件的制备

4．5 实验焊条的选择

4．6 实验焊接过程

4．7 测量方法的选择

4．8 盲孔法测量原理

4．9 测量实操步骤

4．1 0残余应力实验结果

第五章 焊缝耐腐蚀实验

5．1 实验目的

5．3 试样的具体制作过程

5．4 腐蚀实验测试仪器及工作原理

5．5 氢氧化钠腐蚀实验

5．5．1 实验过程

5．5．1 测量结果

5．6 稀盐酸腐蚀介质实验

5．6．1 实验过程

5．6．2 测量结果

5．7 氯化钠腐蚀介质实验

5．7．1 实验过程

5．7．2 测量结果‘

第六章 焊缝金相分析

6．1 实验目的

6．2 实验设备及材料

6．3 试样的具体制作过程

6．4 金相试样组织照片及金相组织分析

第七章 焊件耐疲劳实验

7．1 实验目的

7．2 试样的制作方法和要求

7．3 实验步骤

7．4 实验数据的对比分析

第八章 焊件性能提高的机理分析

8．1 对调整和消除残余应力的分析

8．2 对降低应力腐蚀速率的分析

8．3 对材料的金相组织分析

8．4 对提高材料的疲劳寿命的分析

第九章 结论

参考文献

致谢

作者和导师简介