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油船货油舱用耐蚀钢焊接接头耐蚀性的研究

作　者: 冯向阳
导　师: 薛群虎; 彭云
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 材料学
关键词: 货油舱 耐蚀钢 实心焊丝 焊接接头 点蚀
分类号: U668.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


本论文是以新型E36耐蚀船板钢与自制的5种实心耐蚀焊丝配套焊接的焊接接头为研究对象。深入分析了接头不同区域的腐蚀行为，探讨了化学成分、夹杂物和微观组织等对接头耐蚀性的影响。其中，焊丝的主要区别为Ni、Cr、Mo、W等元素的添加和添加量的不同。通过本次试验发现，自制焊丝和原有的药心焊丝相比，综合力学性能相当，完全能够满足国际船级社的要求。虽然药心焊丝在使用中具有飞溅小、焊道成型好等优点，但是价格昂贵，并且原有的这几种药心焊丝的耐蚀性能不够好。熔敷金属组织均为针状铁素体+少量贝氏体+少量侧板条铁素体的复合组织。大量针状铁素体组织的存在能够显著提高熔敷金属的抗拉强度、屈服强度，以及良好的伸长率和较低的屈强比，综合力学性能比较好。夹杂物由于与基体的弹性模型存在差异，因此在冲击作用时，会产生应力集中现象，成为裂纹源。研究表明，球状夹杂物对冲击韧性的影响最小，短条状夹杂物的影响次之，细长夹杂物的影响最大。各接头焊缝金属中大量细小并分布均匀的Si-Al-Mn-Ti复合球形夹杂物是晶内铁素体得以形核关键。试验发现，尺寸在0.2-0.8μm的球形夹杂物都能够诱发针状铁素体在此形核长大。并且基本上所有的夹杂物都是点蚀的主要诱发源。焊缝中加入适量的Ni、Cu、Mo、W等合金元素，可以起到良好的增强基体强韧性和耐蚀性的作用。合金元素Cr在酸化点蚀坑内的稳定性较差并且易水解使酸性增强，所以对耐蚀性不利。各接头耐蚀性差异的原因主要与不同接头中针状状铁素体组织的含量不同有关。针状铁素体由于位错密度比较高，因而点蚀易在此诱发和扩展，所以针状铁素体的腐蚀倾向大。然而，针状铁素体晶界为富碳层，在和其它组织构成的腐蚀电池中作为阴极而被保护，并且富碳层晶界会降低针状铁素体的化学腐蚀速率。因此针状铁素体含量较多的焊缝的耐蚀性要好。

全文目录


摘要  3-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-29
  1.1 论文背景  9-10
  1.2 国内外对于油船货油舱用耐蚀钢的研究现状  10-17
    1.2.1 国外的研究现状  10-17
    1.2.2 国内的研究现状  17
  1.3 油船货油舱用耐蚀钢焊接接头耐蚀性的研究现状  17-24
    1.3.1 焊接接头所处的腐蚀环境  17-18
    1.3.2 焊接接头处的腐蚀类型  18
    1.3.3 焊接接头处的腐蚀特点  18-19
    1.3.4 焊接接头处耐蚀性的研究进展  19-24
  1.4 合金元素的作用及耐蚀钢配套焊丝的成分设计  24-27
    1.4.1 合金元素的影响  24-26
    1.4.2 成分设计思想  26-27
    1.4.3 成分设计  27
  1.5 本课题研究的意义及内容  27-29
    1.5.1 本课题研究的意义  27
    1.5.2 本课题研究的内容  27-29
2 焊丝熔敷金属性能试验  29-41
  2.1 前言  29
  2.2 试验材料  29-30
  2.3 试验采用的设备及方法  30-31
    2.3.1 熔敷金属性能试验条件  30
    2.3.2 熔敷金属力学性能试验  30-31
  2.4 实验结果及分析  31-34
    2.4.1 熔敷金属的化学成分  31-32
    2.4.2 熔敷金属的力学性能  32-33
    2.4.3 熔敷金属的微观组织  33-34
  2.5 化学成分对熔敷金属组织与性能的影响  34-35
    2.5.1 合金元素总量对熔敷金属组织与性能的影响  34
    2.5.2 碳对熔敷金属组织与性能的影响  34-35
  2.6 熔敷金属冲击断口分析  35-39
  2.7 本章小结  39-41
3 焊接接头性能试验  41-55
  3.1 前言  41
  3.2 试验材料和方法  41-42
  3.3 试验结果及分析  42-50
    3.3.1 自制焊丝和原有焊丝焊接接头的强度  42-43
    3.3.2 自制焊丝和原有焊丝焊接接头全焊缝金属的拉伸强度  43
    3.3.3 自制焊丝和原有焊丝焊接接头的侧弯试验结果  43-44
    3.3.4 自制焊丝焊接接头的硬度  44-45
    3.3.5 自制焊丝和原有焊丝焊接接头焊缝金属系列温度的冲击试验结果  45-46
    3.3.6 自制焊丝焊接接头焊缝中心的冲击断口分析  46-50
  3.4 自制焊丝焊接接头的微观组织  50-52
  3.5 合金元素及保护气体对自制焊丝焊接接头组织及性能的影响  52-54
  3.6 本章小结  54-55
4 焊接接头的耐腐蚀性试验  55-74
  4.1 前言  55
  4.2 试验材料和方法  55-56
  4.3 试验结果及分析  56-73
    4.3.1 室内全浸腐蚀挂片实验溶液的选择  56-57
    4.3.2 室内全浸腐蚀挂片实验结果  57-63
    4.3.3 焊接接头的电化学实验结果  63-64
    4.3.4 不同焊接接头耐蚀性存在差异的原因分析  64-73
  4.4 本章小结  73-74
5 结论  74-75
致谢  75-76
参考文献  76-79
硕士期间发表的论文  79

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 造船用材料 > 金属材料
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