论文总字数：19547字

摘 要

近年来，国内外各大压力容器行业开始广泛使用Q370R钢来制造球罐，这种材料是在16MnR的基础上，通过加入了少量合金元素，调高了它的屈服强度和弯曲拉伸性能。为了提高国内球罐自动焊焊接水平，本文使用φ1.2mm的E55C-Ni1金属粉芯焊丝对48mm厚的Q370R试板立焊工艺进行了研究，并对焊接接头力学性能进行了测试。主要研究内容和结论如下：

1. Q370R球罐的自动化MAG焊接优化工艺为：试样坡口为X坡口，焊层为12层；保护气为4:1的Ar和CO₂混合气体，流量25L/min；热处理温度575-605℃；预热温度大约是100-150℃；后热温度200-250℃；焊接电压的选择20-22V；电流的选择130-140A，直流反接；焊接速度4-7.5cm/min。
2. 经过对焊接接头的力学性能试验，接头的抗拉强度在590-630MPa，断裂在焊缝上；经过180º弯曲试验，试样弯曲内外表面发现无明显缺陷；试样在-20℃时的平均冲击值都在100J以上。
3. 经过焊接接头的金相组织分析，焊接热影响区的珠光体组织还有带状痕迹，组织为晶粒细小的铁素体和珠光体；熔合区组织上局部处于半熔化，靠近母材侧晶粒宽松，靠近焊缝侧晶粒紧密；焊缝有先共析铁素体沿柱状晶析出，晶内有细针状铁素体和粒状贝氏体。

关键词：Q370R 焊丝 MAG焊接 焊接参数 热处理

Study on automatic vertical welding process of Q370R sphere with powder cored wire

ABSTRACT

In recent years, the pressure vessel industry at home and abroad began to use Q370R steel extensively to make spherical tank. This material is developed on the basis of 16MnR by adding a small amount of alloy elements, and the yield strength and bend properties were improved. In order to improve the level of spherical tank automatic welding, we use 1.2mm diameter E55C-Ni1 metal powder cored wire to study vertical welding process of Q370R test plate with a thickness of 48mm and test the mechanical properties of the welded joint. The main contents and conclusions are as follows:

(1) The optimized automatic MAG welding process of Q370R spherical tank is as follows: sample groove for X groove, 12 welding layers; Ar and CO₂ mixture protective gas（a ratio of 4:1）at 25L/min; heat treatment temperature 575-605 ℃; preheating temperature is about 100 to 150 ℃; heat temperature 200-250/℃; welding voltage selection 20-22V; current 130-140A and DCRP, welding speed 4-7.5cm/min.

(2) After the welded joint mechanical properties test, the tensile strength of the joints is 590-630MPa and the fracture happens in the weld. After a 180-degree bend test, no obvious defects were found on inside and outside surface of a bent specimen. The average impact value at -20 ℃ is more than 100J.

(3) After the welding joint microstructure analysis, the pearlite of welding heat affected zone remains ribbon trail, metallographic structure is fine grain size of ferrite and pearlite. Parts of fusion zone is semi melting. Grain is loose near the base metal side, and is compact by the weld grain side. There is firstly proeutectoid ferrite recipitated along the columnar crystal on the seam, and fine acicular ferrite and granular bainite are in grains.

Key word: Q370R; Wire; MAG welding; Welding parameter; Heat treatment

目 录

摘 要 1

ABSTRACT 3

第一章 绪 论 1

1.1 课题的研究意义及背景 1

1.2 Q370R钢板正火控制工艺 2

1.2.1 不同工艺参数Q370R力学性能的影响 2

1.2.2 不同工艺状态的Q370R的金相组织 2

1.3 Q370R球罐使用粉芯焊丝自动立焊存在的问题 3

1.4 课题研究内容及技术路线 4

第二章 Q370R的焊接性分析及热输入影响 5

2.1冷裂纹及影响 5

2.2热裂纹及影响 6

2.3焊接电压、电流和极性等工艺参数对焊接质量的影响研究 8

2.3.1焊接电压的影响 8

2.3.2焊接电流数值的影响 8

2.3.3直流交流对焊接质量的影响 9

2.3.4喷嘴直径的影响 9

2.3.5焊接速度的影响 9

2.3.6氩气流量分析 10

2.3.7钨极的形状大小的影响 10

2.4 焊前准备 11

2.5焊接工艺参数的的确定 11

2.6 实施焊接 12

第三章 焊接接头分析 14

3.1 焊接接头金相分析 14

3.1.1试验步骤 14

4.1.2焊接接头金相分析 15

3.2 Q370R试样的力学性能 17

3.2.1拉伸试验 17

3.2.2 弯曲试验 18

3.2.3冲击试验 18

第四章 结 论 19

参考文献 20

致 谢 22

第一章 绪 论

1.1 课题的研究意义及背景

在最近几年来，国内外各大压力容器行业开始广泛使用Q370R钢来制造球罐^[1]，究竟它有什么的性能来满足压力容器行业制造的标准呢？研究发现，这种材料是在16MnR的基础上，通过加入了少量合金元素，调高了它的屈服强度和弯曲拉伸性能^[2]，这些合金元素一般是Ni,V,Nb.。在我们国家之前因为技术水平不足，对于这些大型球罐的制造采用的手动电弧焊，在当时，可以说能进行焊接球罐的焊接的技师水平都是相当高的，因为球罐的焊接对焊工的体能，焊接的环境也比较艰苦，直接导致了成本提高，效率却不能增长，所以说一般很少有企业能独立接下一个3000m³的球罐焊接项目。在这种大环境下，为了提高国内自主焊接水平，我们积极寻求办法。目前来说，通过最新研制的的自动化焊接系统、使用焊材牌号GCR-81NiMP金属粉芯焊丝^[3]，尺寸φ1.2，焊材型号E55C-Ni1，填充金属选择的是FeS-1-3，在这种情况下Q370R球罐焊缝的拉伸、冲击、落锤等力学性能良好，达到了球罐设计的标准。

Q370R钢板的力学性能和焊接性能就比较优良，我们通过合理的焊接工艺，对于钢板材料采购中的各种合金元素含量加以控制，提高焊接技术，那么球罐的使用寿命质量肯定能满足各种需要。球罐的现场组装，超声检测，水压试验，气密性试验也是保证其使用安全必不可少的部分。良好的安全检查可以避免使用过程中带来的不必要的人力物力财力损失。此次我们使用的Q370力学性能及工艺性能见表1.1和1.2。球罐所用钢种最关心的物理性能是材料的抗腐蚀性和密封性^[4]。

请支付后下载全文，论文总字数：19547字