【摘要】：本文對690MPa級新型海洋平臺用5Mn鋼的焊接性、不同熱輸入下接頭組織和力學性能演變規(guī)律和相關(guān)焊接工藝進行了研究,為5Mn鋼在海洋工程結(jié)構(gòu)中的焊接提供了理論指導和試驗依據(jù)。本文首先通過熱影響區(qū)最高硬度試驗、對接接頭剛性拘束裂紋試驗、焊接SH-CCT圖對試驗鋼的焊接性和冷裂紋敏感性進行了評價;基于上述結(jié)論,在三種熱輸入(12KJ/cm、15KJ/cm、18KJ/cm)工藝下對50mm厚5Mn鋼對接接頭的組織演化和力學性能進行研究分析。得出以下結(jié)論:(1)最高硬度試驗和剛性拘束試驗結(jié)果表明50mm厚5Mn鋼HAZ具有較為明顯的組織淬硬傾向和冷裂傾向,而在實際焊接過程中預熱200℃即可防止HAZ的冷裂。通過熱模擬試驗繪制試驗鋼SH-CCT圖,隨著t8/5的增加模擬CGHAZ的組織演化規(guī)律為:片狀馬氏體→板條馬氏體→板條馬氏體+板條貝氏體+粒狀貝氏體→板條貝氏體+粒狀貝氏體。模擬CGHAZ的硬度隨著t8/5的增加呈逐漸降低的趨勢。(2)在三種熱輸入下,焊縫中合金元素的損失量隨著熱輸入的增加上升;焊縫中促進AF形核的有效夾雜物隨著熱輸入增加數(shù)量減少,并且隨著夾雜物尺寸和成分的改變,AF形核的方式發(fā)生了改變;焊縫主要由AF組成,隨著熱輸入的增加GBF和FSP的含量降低。道間組織主要由AF、GBF和GB組成。CGHAZ為粗大的板條馬氏體,FGHAZ經(jīng)過類回火過程形成細小均勻的板條馬氏體。隨著熱輸入的增加焊接接頭強度降低,塑性增加;焊接接頭硬度分布復雜,焊縫與HAZ硬度隨著熱輸入的增加有降低的趨勢,而且在CGHAZ產(chǎn)生了明顯的硬化,同時軟化區(qū)不明顯;焊縫低溫沖擊功整體較高,焊縫韌性良好,而HAZ低溫沖擊功相比較低。焊縫斷口為典型均勻分布的韌窩,而HAZ斷口由冰糖狀的沿晶斷口和河流花樣的準解理小刻面組成。
【學位授予單位】：鋼鐵研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG457.11
【圖文】：

（1）自升式鉆井平臺 （2）半潛式鉆井平臺 （3）浮式儲油卸油裝置圖 1.1 典型海洋平臺Fig.1-1 Typical offshore platform目前，690MPa 級海洋平臺用鋼采用的是在低 C、中 Mn（≤3wt%）的基礎上

試驗采用鞍鋼工業(yè)化試制50mm厚的調(diào)質(zhì)中錳（5Mn）合金化鋼板，鋼板尺寸為600mm×200mm×50mm，長度方向為軋制方向。母材組織為典型的回火馬氏體，如圖2-1所示。委托國家鋼鐵材料測試中心對試驗鋼板的化學成分及基本力學性能進行測試。母材的化學成分及基本力學性能見表2-1、2-2所示。由表可知，母材在橫向與縱向具有相似的力學性能，且在具有高強度的同時，還具有較高的韌性。圖 2-1 母材 OM 顯微組織Fig.2-1 OM microstructure of base material表 2-1 母材化學成分（%）Table.2-1 Chemical composition of base metal(%)厚度/mm C Si Mn Ni P S Mo Cr+Cu+Al Fe50 0.068 0.25 5.59 0.37 0

【參考文獻】

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本文編號：2721165