PDF《焊后热处理对 BB503 钢焊接接头性能及组织的影响》

焊后热处理对 BB503 钢焊接接头性能及组织的影响 刘春波1 , 尹桂全2 , 程俊彪1 , 卢立香1 , 蒋涛1 (1.

上海宝冶建设有限公司, 上海 201900;

2. 安徽工业大学 材料学院, 安徽 马鞍山 243002) 摘要: 对45mm 厚的 BB503 钢板分别采用手工焊、 CO2 气体保护焊、 埋弧自动焊进行焊接, 对部分焊接接头进行了 焊后去应力热处理.比较了不同工艺焊接接头的力学性能及显微组织的差异.结果表明, 经手工焊和 CO2 气体 保护焊焊接的 BB503 钢板的焊接性优于埋弧焊;

焊后热处理消除了焊接接头中的残余应力, 大幅度提高了接头 各区的冲击韧度, 综合力学性能显著提高. 关键词: BB503 钢;

焊接接头;

热处理;

力学性能;

显微组织 中图分类号: TG113.

26 文献标识码: A 文章编号: 0254-6051 (2004) 12-0026-05 Effects of Heat Treatment After Welding on Mechanical Properties and Microstructures of BB503 Steel Welded Joints LIU Chun-bo1 , YIN Gui-guan2 , CHENG Jun-biao1 , LU Li-xiang1 , JIANG Tao1 (1. Shanghai Baoye Construction Corp. , Ltd, Shanghai 201900, China;

2. Anhui University of Technology, Maanshan Anhui 243002, China) Abstract: The steel plate BB503 with 45mm in thickness was welded by shielded metal arc welding (SMAW) , CO2 gas shielded metal arc welding (GMAW) and submerged-arc automatic welding (SAW) methods respectively. Part of the wel- ded joints was then carried out stress-relieving annealing. The mechanical properties and microstructures of the welded joints with three types of welding technology were compared. The results show that the welding adaptability of SMAW and GMAW is superior to that of SAW. The heat treatment after welding relieves residual stress in the welded joint, leading to the fine-grained microstructure and remarkably improve mechanical properties. Key words: steel BB503;

welded joint;

heat treatment;

mechanical properties;

microstructure 作者简介: 刘春波 (1976. 11―) , 男, 山东茌平人, 工程师, 现从 事钢结构加工制作及焊接技术工作.联系

电话: 021-56693235 收稿日期: 2004-05-30 BB503 钢是一种新型高炉炉壳用钢, 属于 Nb-Ti 系微合金细晶粒可焊结构钢.化学成分设计中, 适当 降低了 C 和Nb 的含量, 以提高焊接抗裂性和对大线 能量的焊接适应性 [1] .其微钛处理改善了大线能量 焊接热影响区冲击韧度, 正火处理改善了组织均匀性, 稳定了力学性能. 为了研究BB503钢在不同焊接条 的阻碍作用越大, 越过晶界, 产生失稳扩展, 需要消耗 更多能量.晶粒越小, 还降低韧脆转变温度, 提高解理 断裂强度, 有利于发生微孔聚合型的延性断裂.因此 晶粒细化既可提高焊合区的强度又可提高焊合区的塑 性和韧性, 同时还有利于抑制上述损伤因素对焊合区 断裂韧性的不良影响.

4 结论 (1)S135 钻杆摩擦焊接头 !IC 值以工具接头母材 为最高, 为76kJ/ m2 ;

管体母材较高, 为66. 5kJ/ m2 ;

焊 后经气淬 + 回火后接头焊合区的 !IC 值次之, 为48kJ/ m2 ;

焊后经二次回火焊合区的 !IC 值较差, 为37kJ/ m2 . 摩擦焊接头焊合区 !IC 值低于工具接头和管体母材的 原因主要与焊合区存在的损伤有关. (2)焊合区损伤的形式主要有结构改变、 相变化 以及由结构和相变化所引起的金属流线、 微观组织缺 陷、 非金属夹杂等. 参考文献: [1] 陆毅中. 工程断裂力学 [M] . 西安: 西安交通大学出版社, 1987: 30-45. [2] 赫次伯格 R W [美] . 工程材料的变形与断裂力学 [M] . 北京: 机械工业出版社, 1982: 367-392. [3] 美国金属学会. 金属手册 (第十卷) [M] . 北京: 机械工业 出版社, 1986: 90-137. [4] 蔡泽高, 等. 金属磨损与断裂 [M] . 上海: 上海交通大学出 版社, 1985: 205-214. [5] 上海交通大学. 金属断口分析 [M] . 北京: 国防工业出版 社, 1979: 90-92. [6] Eberharb B J. Friction Weld Ductility and Toughness as In- fluenced by Inclusion Morphology [ J] . Welding Research Supplement,

1983 : 171-178. [7] Healy J T, et al. Analysis of Frictional Phenomena in Friction Welding of Mild Steel[J] . Wear,

1976 : 265-278. [8] 石油部石油与天然气管材研究中心. 摩擦焊接钻杆焊缝 断裂力学特性的研究 [ R ] . 科学技术报告, 1991.

6 2 《金属热处理》

2004 年第

29 卷第

12 期 件下的焊接性能, 特别是焊后热处理对焊接接头性能 的影响, 分别对 BB503 钢采用手工电弧焊 ( SMAW) 、 CO2 气体保护焊 (GMAW) 和埋弧自动焊 (SAW) 等焊 接方法进行试验, 并对是否进行焊后热处理的试件性 能进行对比, 从而分析其对该钢种的焊接接头性能的 影响.

1 试验材料与方法 1.

1 试验材料及焊接工艺 BB503 钢板的化学成分及力学性能如表

1 所示, 对BB503 钢板分别采用手工焊、 气体保炉焊和埋弧自 动焊

3 种方法进行焊接, 其具体的焊接工艺参数见表

2 所示. 表1BB503 钢板的化学成分 (质量分数, %) 和力学性能 Table

1 Chemical composition (wt%) and mechanical properties of BB503 steel board 元素 C Mn Si S p Nb Ti N Al 含量 0.

16 1.

36 0.

41 0.

009 0.

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