【摘 要】
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高强耐候钢具有强度高、韧性好、耐蚀性强等优点。被广泛应用在工程机械、采矿设备、桥梁建设、海上建造以及车辆船舶等工程领域。为提高性能,材料中添加Cr、Mo、Cu、Ni等多种合金元素,严重影响材料的焊接性。如何保证高强耐候钢焊接接头性能成了高强耐候钢实际应用中的关键问题。本论文利用XY-ER80QNH耐候焊丝,采用熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW)对Q690qEN
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高强耐候钢具有强度高、韧性好、耐蚀性强等优点。被广泛应用在工程机械、采矿设备、桥梁建设、海上建造以及车辆船舶等工程领域。为提高性能,材料中添加Cr、Mo、Cu、Ni等多种合金元素,严重影响材料的焊接性。如何保证高强耐候钢焊接接头性能成了高强耐候钢实际应用中的关键问题。本论文利用XY-ER80QNH耐候焊丝,采用熔化极气体保护焊(Gas Metal Arc Welding,GMAW)对Q690qENH低合金高强耐候钢进行焊接。在提升焊接接头耐蚀性的前提下,制定并优化三组热输入不同的焊接工艺,通过显微组织观察、电化学腐蚀测试及四点弯应力腐蚀测试等手段,研究了焊接热输入对焊接接头显微组织、电化学腐蚀性能、应力腐蚀性能的影响。焊接接头由焊缝,热影响区及母材组成。在三种入热输入下,焊接接头焊缝区域为针状铁素体及渗碳体交错形成的下贝氏体,热输入越低,针状铁素体的越长、越细、取向更加一致。热影响区内可细分为粗晶区、细晶区、不完全淬火区及回火区。粗晶区、细晶区为不同尺寸的板条马氏体,粒状贝氏体。热输入越低,区域宽度越小,板条马氏体晶粒尺寸减小,板条状越发明显、细密,粒状贝氏体析出量减小,分布更加集中;不完全淬火区及回火区由不同密度的铁素体、渗碳体及板条马氏体组成,热输入越低,碳化物和渗碳体析出量下降。电化学腐蚀测试结果分析表明,整个焊接接头与母材腐蚀电位相差微小,均为-0.620 V左右,但腐蚀电流密度明显高于母材。焊缝腐蚀电位均远高于热影响区,腐蚀电流密度低于热影响区,三种热输入下焊缝与热影响区之间腐蚀电位的差距百分比分别为:36.7%、22.7%、70.9%。在整个焊接接头腐蚀过程中,焊缝/热影响区、母材/热影响区构成电偶对,形成电偶腐蚀,三种热输入下焊缝、热影响区均呈现出热输入越低,腐蚀倾向越小;中热输入下腐蚀速率最慢,高热输入下腐蚀速率最快。3.5%Na Cl溶液室温浸泡一段时间后,各试样表面均形成致密锈层。电化学腐蚀性能测试表明,腐蚀电位差距减小,焊接接头与母材腐蚀电流密度差距小,电偶腐蚀影响下降。热影响区带锈试样的腐蚀倾向高于焊缝及母材区域带锈试样,腐蚀电流密度不成线性关系,热输入越小腐蚀倾向越小,中热输入下Q690qENH焊接接头电化学耐蚀性最好。四点弯应力腐蚀测试结果分析表明,三种热输入下四点弯恒应变式应力腐蚀浸泡720 h后,三种热输入下接头出现了不同厚度的锈层,热影响区的锈层最厚。母材锈层其次,焊缝中的锈层最稀薄。在低热输入下,焊缝区域受压面产生细小的蚀坑;热影响区的蚀坑尺寸也较小,蚀坑数量较焊缝区域增多。中热输入下各区域蚀坑较低热输入下增多、增大。在高热输入下,受拉面热影响区中出现裂纹,大部分裂纹起裂于蚀坑的边缘,小部分裂纹为晶间腐蚀,在热影响区的蚀坑互相重叠,形成凹凸不平的表面。在无应力试样中,三个热输入下产生的蚀坑呈分散分布,整体形状趋向于圆形。通过研究Q690qENH低合金高强耐候钢,发现利用XY-ER80QNH焊丝,进行GMAW焊,采用焊接速度为0.4 m/min,焊接电流为230 A,焊接电压为22.6V,焊接热输入779.4 J/mm的焊接参数为耐蚀性最优的Q690qENH焊接接头。
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