海工用厚钢板S355G10＋N焊接接头CTOD韧性与微观性能.pdf

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1、8·试验与研究·焊接技术第41卷第5期2012年5月文章编号：1002—025X(2012)05—0008—05海工用厚钢板S355G10+N焊接接头CToD韧性与微观性能冷树伟，苗张木，邱福祥，牛利娜，苗婷(1．武汉理工大学交通学院，湖北武汉430063；2．湖南华菱湘潭钢铁有限公司，湖南湘潭411101)摘要：为了研究大厚度高强海工用钢板S355G10+N焊接接头的韧性和微观性能，按照BS7448和EN10225的要求进行了CTOD试验和夏比冲击试验并在扫描电镜(SEM)下进行了微观性能分析。结果表明：(1)所有

2、试样试验结果均符合规范要求；(2)夏比冲击能在焊缝位置(WP)和熔合线位置(FL)的分布规律与CTOD值相同，即正相关；在熔合线向母材+2mm(FL+2)位置二者则有相反的分布，这与已有的研究不同；(3)试样$3554焊缝中出现的珠光体和上贝氏体可能是韧性相对较低的原因；(4)对比$35510微观断口中出现的空洞和准解理．可以推断$3552中出现的韧窝和表现为滑移分离的涟波形貌具有更好的韧性表现：这与试验中CTOD值的分布规律相吻合。关键词：海洋工程厚钢板；焊接接头；埋弧焊；CTOD；微观性能中图分类号：TG445文

3、献标志码：B为断裂性能和失效分析的判断提供了重要的依据．0引言在某种程度上影响宏观的断裂韧性。已有相关文献海洋石油开发正走向远海走向深海．由于工作对宏观韧性和微观性能进行了研究。本文对环境恶劣⋯，对建造所用钢板和焊接接头的强度和韧S355G10+N大厚度钢板焊接接头进行了分析，旨在性要求越来越高。S355G10+N钢是适用于海工结构建立二者的联系。建造的一种低合金高强度结构钢。它对化学成分、强度、塑性和低温韧性都有十分严格的要求。如何1材料与焊接工艺在保证强度足够的前提下提高韧性是海洋工程结构母材钢板S355G10+

4、N钢是湖南华菱湘潭钢铁有建造的最关键问题之一。在焊接的过程中，焊缝金限公司提供的大厚度高强度低合金钢板，其屈服强属被加热到熔化，冷却时又经历凝固结晶和固态相度和抗拉强度分别为343MPa和502MPa，均符合变的过程。焊接接头各部位受到不同的热循环，相EN10225-2009的要求。焊接所用焊芯为CHW—SG，当于金属受到一系列的热处理，造成焊接接头各处这种类型的焊芯主要用于高韧性低合金钢，如X60组织的差异及不均匀性。而且在产品的焊接过程中或X70级管线钢和其他550MPa级塑性钢的埋弧焊要经历从原料的选择、焊前准

5、备到焊接加工等多种焊接，表1列出了焊芯和母材的化学成分。采用了工序和环节，各种因素都可能使焊接结构中产生不多层多道焊，焊接工艺参数见表2。同的焊接缺陷，影响焊接质量，尤其是韧性。表1焊芯和母材的化学成分(质量分数J(％)CTOD(裂纹尖端张开位移)试验作为评价钢结材料CMnSiSPNiCrCu构，尤其象海洋结构用钢这样的厚钢板的韧性，已CHW—SG≤0．121．50-1．90≤0．07≤0．035≤0．035≤O．30≤O．20≤0．2O经被广泛使用]。测试试样取自全厚度．不会改变材$355Gl0+N≤0．121．6

6、5O．15-0．550．oo50．O15≤O．70≤O．20≤O_30料所处的应力状态．能够准确地反应材料的原始情表2焊接工艺参数况。微观性能分析(包括显微组织结构和断面分析)焊芯直径电弧焊接焊接速度焊接热输入母材焊芯／电压电流mm，V，A／(cm·min，(1【J·cm-)$355G10+NCHW—SG43775060／15270-3收稿日期：2011-11-17WeldingTechnologyVo1．41No．5May．2012·试验与研究·9分。最后还根据DNVE的规范要求进行了有效性检2试验过程验，试样切割

7、自CTOD试验试样的断口部分，经过为了获得焊缝和母材的力学性能数据，分别对机加工打磨、抛光和腐蚀，最终计算出相应的有效埋弧焊焊接接头和母材试样进行了拉伸试验，试验长度和，经检验所有与之疲劳裂纹有效长度均在合测得了屈服强度R和抗拉强度。对于焊接接头的格范围以内。拉伸试验，断裂位置主要分布在母材和焊缝两处。夏比冲击试验是按EN10225-2009[41的规定进行的，试验温度为一40℃。三点弯曲CTOD试验是按BS7448Part2和EN10225-2009在WAW一1000kN计算机控制电液伺服试验机上进行的．试验温度为

8、一1O℃。图1为试验装置示意图和试样尺寸图，装置施加给试样的载荷图1CTOD装置和试样尺寸筒图为准静态载荷。试样取垂直于轧制的方向和焊道方向的全厚度试样。根据Lloyd’sMaterialsandNDE2010网，在3个部位开口，第1个是焊缝位置(WP)，第2个是熔合线位置(FL)，第3个是熔合线向母材方向2mm(FL+2)。在进行CTOD试验