E级_FH32_FH40钢大线能量焊接的实验研究

第 32 卷 第 2 期 2009 年 4 月 辽 宁 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Liaoning Vol. 32 No. 2 Apr. ,2009 E 级 ,FH32 ,FH40 钢大线能量焊接的实验研究 李　琳 ,李成威 ,李　杨 ,王兴丽 (辽宁科技大学 材料科学与工程学院 ,辽宁 鞍山　114051) 摘　要 :大线能量焊接条件下的焊接热影响区 ( HAZ) 组织的转变及粗化 ,是低合金高强度钢焊接中的主要 问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。为了研究低合金高强度钢的焊接性能 ,采用 70 kJΠcm 的大线能量埋弧焊对 E级和 FH32 与 FH40 船板 钢分别在热影响区、熔合线附近的冲击韧性及组织转变进行了对比研究。结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明 , E 级船板钢在熔合线及 1 ,2 ,5 mm 位置 ,均能够满足焊接的要求 ;焊接后的热影响区 ,铁素体晶粒较细 ,韧性良好。FH32 和 FH40 钢 的热影响区冲击韧性下降。 关键词 :大线能量 ;热影响区 ;组织 ;冲击韧性 中图分类号 : TG401 　文献标识码 :A 　文章编号 :167421048 (2009) 0220139205 　　焊接是现代建造船体的基本工艺方法。钢质船舶的建造和修理常采用手工焊、埋弧自动焊和半自 动焊方法。随着这些大线能量焊接技术的采用 ,焊接热影响区的强度和韧性变差。因此 ,焊接质量直接 影响船舶的建造质量和使用可靠性[1 - 3 ] 。低合金高强度船板钢具有较高的强韧性 ,但在大线能量焊接 过程中由于受热循环作用 ,热影响区组织和性能与母材相比发生了很大变化[4 ,5 ] 。本文针对 100 mm E 级船板钢、60 mm FH32 船板钢和 60 mm FH40 船板钢分别进行了大线能量埋弧焊 ,对热影响区及熔合 线附近的冲击性能及组织转变进行研究。 1 　试验设备及方法 　　主要仪器 :微机电子万能试验机 CM T4105、冲击试验机 JB2300B 及光学显微镜。 表 1 　各道次焊接参数 Tab. 1 　Welding parameter of each pass 道　　次 1 2 3 4 电流 , I ΠA 580 640 700 800 电压 , U ΠV 29 32 35 40 焊接速度 , v Π(m·h - 1) 2415 2310 2115 1615 焊接线能量 , E Π(kJ·cm - 1) 25 32 41 70试验方法 :对 100 mm E 级船板钢、60 mm FH32 船板钢和 60 mm FH40 船板钢进行大线能量埋弧焊。采用 FCB法 ,根部使用陶瓷衬垫辅助打底 ,坡口为对称 K型 ,坡口角度 45°,间隙 315 mm。共进行四道焊接 ,自第四道次起采用大线能量 ,直至试板焊接结束 ,表 1 为各道 次使用的焊接参数。E 级、FH32 和 FH40 三种钢板的 12 组试样进行检测 , 取其平均值进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 讨论。 2 　分析讨论 211 　焊后外观形态 采用四道工艺焊接 ,第一道打底焊熔透良好 ,脱渣容易。说明 FCB 法的应用和打底焊工艺选择适 当[6 ] 。填充焊规范偏大 ,两侧有轻微凹陷 ,表面有压痕。在层间温度 180 ℃以下时脱渣较容易 ,层间温 收稿日期 :2008212222。 作者简介 :李琳 (1983 - ) ,女 ,辽宁鞍山人。 度超过 180 ℃,脱渣困难。熔池呈前圆后尖的椭球形 ,长宽比适中 ,但整体体积庞大 ,宽度方向约 35 mm ,长度方向约 110 mm。腐蚀后热影响区宽度约 6 mm。70 kJΠcm 线能量达到可应用的上限 ,继续增 加则成型性能不能保证。 212 　冲击韧性 在埋弧焊直边侧靠近表面处截取试样 ,进行不同部位 (熔合线和分别距熔合线 1 ,2 ,5 mm 处) 的系 列冲击试验。 图 1a ,图 1b 和图 1c 分别为 E 级、FH32 和 FH40 钢板的冲击韧性。图 1 中各点均为每组三个试样 的平均值。从图 1 可见 ,距熔合线 2 mm 和 5 mm 处 ,热影响区韧性随温度变化不大 ,冲击韧性较高 ,而 熔合线和 1 mm 处波动较大 ,随温度降低韧性下降较多。另外 ,2 mm 和 5 mm 处冲击韧性随温度变化 不大 ,而熔合线和 1 mm 处离散度非常大 ,平均值已不能反映该组数据的问题。因此 ,对三种钢板熔合 线和 1 mm 处数据进行了处理 ,结果如图 2 - 图 4 所示。 图 1 　E级钢、FH32 钢、FH40 钢的热影响区性能 Fig. 1 　HAZ performance of E2class ,FH32 ,FH40 steel 21211 　E 级钢板熔合线处和 1 mm 处韧性 　　由于焊接试板的原因 ,取样数量不足 , E 级钢板仅进行 了 - 20 , - 40 , - 60 ℃三个温度的冲击检验。从图 2 可以看出 ,在熔合线处及 1 mm 处位置 , - 40 ℃冲 击的单值在 100 J 以上 ,基本能够满足大线能量焊接的要求。 图 2 　E级钢熔合线处和 1 mm 处韧性 Fig. 2 　Fusion line toughness and toughness in 1mm of E2class 21212 　FH32 和 FH40 钢板熔合线处和 1 mm 处韧性 　　如图 3 , FH32 钢板在 0 ℃和 - 20 ℃韧性较 高 , - 40 ℃和 - 60 ℃每组均有低值出现 ,说明熔合线处和 1 mm 处的韧脆转变温度在 - 20 ℃与 - 40 ℃ 之间。如图 4a ,FH40 钢板熔合线处韧性较高 ,同样是焊缝金属的影响。如图 4b ,FH40 钢板 1 mm 处 - 20 ℃即出现低值 ,而 - 60 ℃数值反而略高 ,为取样位置的误差和韧脆转变点附近数据出现的波动。 ·041· 　　　 　　　　辽 宁 科 技 大 学 学 报 　　　　　　　　　　　　　第 32 卷 图 3 　FH32 熔合线处和 1mm 处韧性 Fig. 3 　Fusion line toughness and toughness in 1mm of FH32 图 4 　FH40 钢熔合线处和 1mm 处韧性 Fig. 4 　Fusion line toughness and toughness in 1 mm of FH40 213 　微观组织 21311 　E 级钢板母材与过热区组织 　　取典型试样进行金相分析 ,E 级钢板的母材与热影响区组织如 图 5。仅在靠近熔合线处的粗晶区产生粗大的上贝氏体组织 ,且贝氏体区范围很窄 ,距熔合线 1 mm 处 组织就变成晶粒较细的铁素体 ,这是 E 级钢船板热影响区韧性较高的主要原因。 图 5 　E级钢板母材与过热区组织 Fig. 5 　Base material and CGHAZ of organization of E2class steel 21312 　FH32 和 FH40 钢板母材与过热区组织　　图 6 为 FH32 和 FH40 母材组织 ,都以铁素体 + 珠光 体为主 ,FH40 组织中尚有少量贝氏体。两个组织均可见明显的轧制特征 , FH40 晶粒更细小。图 7 为 大线能量埋弧焊条件下热影响区中过热区的组织 ,由粗大的奥氏体转化而来的贝氏体团组成 ,原奥氏体 ·141·第 2 期 　　　　　 　李琳 ,等 : E 级 ,FH32 ,FH40 钢大线能量焊接的实验研究 晶粒尺寸在 40 - 80μm ,已无轧制特征。贝氏体团内由板条亚结构组成 ,并呈现部分回火特征 ,通过电 镜分析 ,该种组织应为上贝氏体 ,板条间存在大量的富碳岛状物。这些贝氏体在冲击载荷下易于形成裂 纹并且为裂纹扩展提供了通道 ,因此韧性较低。原始组织越粗大 ,贝氏体板条间距越宽 ,富碳岛状相尺 寸越大。 图 6 　FH32 和 FH40 母材组织 Fig. 6 　Base material of organization of FH32 and FH40 图 7 　FH32 和 FH40 过热区组织 Fig. 7 　CGHAZ of organization of FH32 and FH40 3 　结　论 　　(1) E 级船板钢热影响区韧性较高的主要原因是距熔合线 1 mm 处组织生成晶粒较细的铁素体。 (2) FH32 和 FH40 钢板在大线能量焊接条件下 ,热影响区均出现冲击韧性下降、韧脆转变温度升高的 情况。根本原因是形成粗大的上贝氏体组织。(3)大线能量焊接后的热影响区 ,生成较细晶粒的铁素体 时 ,会具有良好的韧性。 参 考 文 献 : [1 ] 张豪、雷运涛. 高强度船体结构钢的现状与发展[J ] . 钢结构 ,2004 ,19 (2) :38 - 40. 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Research and application of packing steel strips re winding with PLC ZHEN G Wen2guang , X U Ze2ni ng , HU S u2yi ng (School of Mechanical Engineering and Automation ,University of Science and Technology Liaoning ,Anshan 114051 ,China) Abstract : In order to meet the requirement of automatic production line which has short process and high strength , combined the present production situation of certain enterprise , the reninding of packing steel st rips based on the PLC was developed. The mechanical equipment of coiler and the hardware2software of control system was introduced ; and the control function process of single2unit volume coiling was given. The production inspection proves that the electro2mechanical system fulfills the demand of automatic pro2 duction line. Key words :packing steel st rips ; rewinding ; PLC ( Received December 15 ,2008) [上接第 142 页 ] Experiment on high heat input welding of E2class ,FH32 ,FH40 steel L I L i n , L I Cheng2wei , L I Yang , W A N G Xi ng2li (School of Materials Science and Engineering ,University of Science and Technology Liaoning ,Anshan 114051 ,China) Abstract :Under the conditions of high heat input welding , the st ructure change and roughness of HAZ were the main problems of low2alloy and high2st rength steel welding. In order to study the property of low2 alloy and high2st rength steel welding , a comparative study on the E2class ,FH32 and FH40 ship plate about the impact ductility and structural changes on the HAZ and near the fusion line was done with 70 kJΠcm high heat input SAW. The results show that , in the location of weld junction and 1 ,2 ,5 mm , E2class ship plate basically meets the needs of high heat input welding ; In the HAZ after high heat input welding , ferrite steel has a smaller grain and a good toughness ; and the impact ductility of the HAZ of FH32 and FH40 de2 clines. Key words :high heat input ;heat affected zone ;st ructure ;impact ductility ( Received December 22 ,2008) ·741·第 2 期 　　　　　　　郑文广 ,等 :基于 PLC 控制的包装钢带卷取机的研制