海洋平台用5Mn钢焊接及性能研究.doc

海洋平台用5Mn钢焊接及性能研究本文对690MPa级新型海洋平台用5Mn钢的焊接性、不同热输入下接头组织和力学性能演变规律和相关焊接工艺进行了研究,为5Mn钢在海洋工程结构中的焊接提供了理论指导和试验依据。本文首先通过热影响区最高硬度试验、对接接头刚性拘束裂纹试验、焊接SH-CCT图对试验钢的焊接性和冷裂纹敏感性进行了评价;基于上述结论,在三种热输入(12KJ/cm、15KJ/cm、18KJ/cm)工艺下对50mm厚5Mn钢对接接头的组织演化和力学性能进行研究分析。得出以下结论:(1)最高硬度试验和刚性拘束试验结果表明50mm厚5Mn钢HAZ具有较为明显的组织淬硬倾向和冷裂倾向,而在实际焊接过程中预热200℃即可防止HAZ的冷裂。通过热模拟试验绘制试验钢SH-CCT图,随着t8/5的增加模拟CGHAZ的组织演化规律为:片状马氏体→板条马氏体→板条马氏体+板条贝氏体+粒状贝氏体→板条贝氏体+粒状贝氏体。模拟CGHAZ的硬度随着t8/5的增加呈逐渐降低的趋势。(2)在三种热输入下,焊缝中合金元素的损失量随着热输入的增加上升;焊缝中促进AF形核的有效夹杂物随着热输入增加数量减少,并且随着夹杂物尺寸和成分的改变,AF形核的方式发生了改变;焊缝主要由AF组成,随着热输入的增加GBF和FSP的含量降低。道间组织主要由AF、GBF和GB组成。CGHAZ为粗大的板条马氏体,FGHAZ经过类回火过程形成细小均匀的板条马氏体。随着热输入的增加焊接接头强度降低,塑性增加;焊接接头硬度分布复杂,焊缝与HAZ硬度随着热输入的增加有降低的趋势,而且在CGHAZ产生了明显的硬化,同时软化区不明显;焊缝低温冲击功整体较高,焊缝韧性良好,而HAZ低温冲击功相比较低。焊缝断口为典型均匀分布的韧窝,而HAZ断口由冰糖状的沿晶断口和河流花样的准解理小刻面组成。