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X80管线钢用自保护药芯焊丝力学性能研究

作　者: 王赞
导　师: 李午申
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: X80管线钢自保护药芯焊丝力学性能合金元素
分类号: TG422.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 42次
引　用: 1次
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内容摘要

X80高强度管线钢已经在西气东输工程中得到了广泛的应用,而用于焊接X80管线钢的自保护药芯焊丝大部分仍为进口产品。因此,为了开发研制性能优良的X80管线钢用自保护药芯焊丝,并进行机理性分析,本论文对自保护药芯焊丝的熔敷金属力学性能进行系统的研究。合金元素对自保护药芯焊丝的力学性能有着很大的影响,合理的合金系统能够大幅提高自保护药芯焊丝熔敷金属的力学性能。本论文通过正交试验设计对Ni、Mn、Si、Ce、Zr五种合金元素的含量进行优化,从而得出能够使熔敷金属性能最为优良的合金系统。并对这五种合金元素对力学性能影响的规律性进行机理性研究,分析各元素对熔敷金属力学性能的影响机制。Al含量对自保护药芯焊丝熔敷金属力学性能影响较大。本论文通过对含铝夹杂物以及组织的系统研究,得到铝在药芯焊丝强韧化中所起到的作用和影响规律。本论文通过金相分析,扫描电镜分析,断口分析等现代分析方法对实验结果进行总结研究,着力提高熔敷金属的力学性能,并在此方面取得了一定的突破,拉伸强度和低温韧性都已经达到甚至优于市场上同规格药芯焊丝所达到的力学性能。并且,本课题进行了X80管线钢焊接的力学性能测试,各项指标都已经达到了相应标准的规定值,药芯焊丝的配方已经较为成熟。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-15
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 X80 管线钢用药芯焊丝的研究意义  9-10
  1.3 药芯焊丝的发展现状  10-12
    1.3.1 国外发展情况  10-11
    1.3.2 国内发展情况  11
    1.3.3 发展趋势  11-12
  1.4 自保护药芯焊丝的性能发展历程及在管线钢焊接中的应用  12-13
  1.5 研究内容及技术路线  13-15
    1.5.1 研究内容  13-14
    1.5.2 技术路线  14-15
第二章试验材料、设备和方法  15-19
  2.1 试验原材料  15
  2.2 试验设备  15
  2.3 试验方法  15-19
    2.3.1 自保护药芯焊丝的制备方法  15-16
    2.3.2 力学性能试验方法  16-17
    2.3.3 金相组织及断口分析方法  17-18
    2.3.4 成分分析方法  18-19
第三章自保护药芯焊丝的渣系选择  19-24
  3.1 自保护药芯焊丝渣系组分的作用  19
  3.2 自保护药芯焊丝渣系的分类  19-20
  3.3 渣系的确定及组分的作用  20-23
    3.3.1 BaF_2 的选择及加入量  20-21
    3.3.2 LiF 的作用及加入量  21
    3.3.3 CeO_2 的作用及加入量  21-22
    3.3.4 Fe_2O_3 的作用及加入量  22
    3.3.5 Al-Mg 合金的作用及加入量  22-23
    3.3.6 Li_2CO_3 的作用及加入量  23
  3.4 本章小结  23-24
第四章药芯焊丝合金成分优化  24-32
  4.1 药芯焊丝的合金化  24-25
    4.1.1 合金化的方式  24
    4.1.2 合金元素对焊缝性能的影响  24-25
  4.2 药芯焊丝合金成分优化试验  25-27
    4.2.1 合金系统正交试验设计  25-26
    4.2.2 合金系统正交试验结果  26-27
  4.3 正交试验结果极差分析  27-29
  4.4 正交试验方差分析  29-31
  4.5 本章小结  31-32
第五章熔敷金属组织及力学性能研究  32-45
  5.1 合金元素对熔敷金属的影响规律分析  32-37
    5.1.1 Ni 对力学性能及组织的影响分析  32-33
    5.1.2 Mn 对力学性能的影响分析  33-35
    5.1.3 Zr 对力学性能的影响规律分析  35
    5.1.4 Si 对力学性能影响规律分析  35-36
    5.1.5 Ce 对力学性能影响规律分析  36-37
  5.2 Al 对熔敷金属组织及力学性能的影响分析  37-44
    5.2.1 Al 对熔敷金属力学性能的影响规律  37-38
    5.2.2 含铝夹杂物对熔敷金属组织及性能影响  38-42
    5.2.3 含铝量对断口的影响分析  42-44
  5.3 本章小结  44-45
第六章自保护药芯焊丝力学性能评定  45-56
  6.1 取样情况  45-46
  6.2 拉伸强度试验及评定  46-47
    6.2.1 拉伸试样要求  46
    6.2.2 拉伸试验结果  46-47
    6.2.3 拉伸结果评定  47
  6.3 侧弯试验及结果评定  47-49
    6.3.1 侧弯试样要求  47-48
    6.3.2 弯曲试验结果  48-49
    6.3.3 侧弯结果评定  49
  6.4 刻槽锤断试验及结果评定  49-51
    6.4.1 刻槽锤断试验试样要求  49-50
    6.4.2 刻槽锤断试验结果  50
    6.4.3 刻槽锤断试验结果评定  50-51
  6.5 冲击试验及结果评定  51-52
    6.5.1 冲击试样要求  51
    6.5.2 冲击试验结果  51-52
    6.5.3 冲击试验结果评定  52
  6.6 宏观组织检测及结果评定  52-54
    6.6.1 宏观组织试样要求  52-53
    6.6.2 宏观低倍分析结果  53-54
    6.6.3 宏观组织检测结果评定  54
  6.7 硬度检测及结果分析  54-56
    6.7.1 硬度试样要求  54
    6.7.2 硬度测试结果  54-55
    6.7.3 硬度测试结果评定  55-56
第七章全文总结  56-57
参考文献  57-59
致谢  59

X80管线钢用自保护药芯焊丝力学性能研究

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