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焊接热输入对Q345R钢焊接接头在湿硫化氢环境中应力腐蚀敏感性影响的试验研究

作　者: 肖蒙
导　师: 张玮
学　校: 浙江工业大学
专　业: 动力工程
关键词: Q345R 硫化氢焊接热输入应力腐蚀 SSRT
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 22次
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内容摘要

Q345R由于具有良好的综合力学性能和工艺性能,被广泛使用在中低压容器的制造中。同时Q345R钢的焊接以熔焊为主,而熔焊所具有的金属熔融、快速冷却和焊接材料的加入等特点,使实际焊接过程中,由于焊接参数的变动,导致焊接热输入发生了变化,进而使焊接接头的显微组织和性能发生变化。当焊接热输入过大时,焊接接头显微组织发生恶化,材料在硫化氢环境中的应力腐蚀敏感性会随之增强。为了对实际焊接过程中焊接参数可变动范围给出参考意见,本文研究了焊接热输入变动对Q345R钢焊接接头应力腐蚀敏感性的影响。本文通过埋弧自动焊对Q345R钢进行焊接,通过固定焊接线速度和焊接电流,改变焊接电压来实现焊接热输入的改变,然后通过光学显微镜对Q345R钢焊接接头进行显微组织分析,并利用慢应变速率拉伸试验(SSRT)研究不同焊接热输入的Q345R钢焊接接头在湿硫化氢环境中的应力腐蚀敏感性。主要工作和成果如下：(1)焊接电压分别为40V、45V和50V的情况下,通过光学显微镜对Q345R钢焊接接头进行显微组织分析得出：Q345R钢焊接接头热影响区显微组织为粗大的魏氏体组织和珠光体。且随着焊接热输入的增加,热影响区的晶粒组织也随之增大。在焊接电压为40V和45V时,焊缝区组织为沿原奥氏体晶界析出的先共析铁素体和分布在铁素体附近的片状珠光体；当焊接电压达到50V时,Q345R钢焊接接头出现过热现象,焊缝区组织为先共析铁素体以及原奥氏体晶内生成的针状铁素体和贝氏体。(2)慢应变速率拉伸试验结果表明：在浓度为0.1mol/L、0.05mol/L和0.01mol/L的硫化氢溶液中,焊接电压为40V、45V和50V的焊接接头试样断口均为解理形貌,试样断裂形式为脆性断裂；所有试样的应力腐蚀敏感性指数远大于35%,即所有试样均具有强烈的应力腐蚀倾向。且在同一焊接电压下,随着腐蚀环境中硫化氢浓度的增加,试样的应力腐蚀敏感性指数F(A)和F(δ)都随之增大。(3)对不同焊接电压下的试样在同一浓度硫化氢溶液中的慢应变速率拉伸试验结果分析得出：在硫化氢溶液浓度为0.1mol/L和0.05mol/L时,在所有焊接电压下的试样的应力腐蚀敏感性指数都较大,且在这两种浓度下不同焊接电压下试样的应力腐蚀敏感性指数相差不大。当硫化氢溶液浓度为0.01mol/L时,随着焊接电压由40V升到45V,由于焊缝金相组织的粗大,其应力腐蚀敏感性指数随之增大,当焊接电压达到50V时,焊接接头出现过热现象,焊缝区金相中出现针状铁素体,同时金相中先共析铁素体较粗大,两者综合作用下,试样的应力腐蚀敏感性指数较焊接电压为40V稍有增大,但相差不多。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第1章绪论  11-27
  1.1 论文背景与研究意义  11-12
  1.2 应力腐蚀的定义及特征  12-13
  1.3 应力腐蚀机理  13-16
  1.4 焊接及焊接热输入概述  16-17
  1.5 国内外研究现状  17-25
    1.5.1 应力腐蚀试验研究现状  17-20
    1.5.2 关于焊接接头应力腐蚀的研究  20-22
    1.5.3 关于焊接热输入研究现状  22-25
  1.6 论文主要研究内容  25-27
第2章焊接工艺和显微结构分析  27-39
  2.1 前言  27-28
  2.2 试验材料参数  28-30
  2.3 焊接工艺参数  30-32
  2.4 金相分析  32-37
    2.4.1 金相分析原理与步骤  32-33
    2.4.2 母材金相组织分析  33-34
    2.4.3 焊缝区金相组织分析  34-36
    2.4.4 热影响区金相组织分析  36-37
  2.5 本章小结  37-39
第3章慢应变速率拉伸试验  39-48
  3.1 前言  39
  3.2 慢应变速率拉伸试验评价标准  39-41
  3.3 慢应变速率拉伸试验原理与速率选择  41-42
    3.3.1 慢应变速率拉伸试验原理  41
    3.3.2 应变速率的选择  41-42
  3.4 慢应变速率拉伸试验过程  42-46
    3.4.1 试样的制备  42-44
    3.4.2 试验安排  44-45
    3.4.3 溶液的配置  45-46
    3.4.4 试验步骤  46
  3.5 本章小结  46-48
第4章试验结果与分析  48-59
  4.1 前言  48
  4.2 试验结果  48-56
    4.2.1 空气中试样拉伸结果  49-51
    4.2.2 不同H_2S溶液浓度中试样拉伸结果  51-54
    4.2.3 不同焊接热输入下试样对比  54-56
  4.3 讨论与分析  56-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章结论与展望  59-61
  5.1 结论  59-60
  5.2 展望  60-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
攻读学位期间参加的科研项目和成果  66

焊接热输入对Q345R钢焊接接头在湿硫化氢环境中应力腐蚀敏感性影响的试验研究

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