SA738Gr.B钢焊接热影响区组织及性能的热模拟试验

作者:丁连征;王锴;孟庆森 刊名:焊接学报 上传者:刘莹莹

【摘要】采用热膨胀的方法测定了钢制安全壳用钢SA738Gr.B在不同冷却速度下的组织转变,采用GLEEBLE-2000试验机模拟分析了焊接参数对热影响区组织及冲击韧性的影响,进行了实际焊接,验证了与实际组织的相一致性.结果表明,随冷却速度的降低,SA738Gr.B钢板先后发生贝氏体转变、先共析铁素体析出及先共析铁素体+珠光体组织的转变.多层多道焊时,实际热影响区组织以混合组织为主,其基体组织基本符合同冷却速度条件下的热模拟组织,具有较高的抗裂性能.研究结果对生产实践具有较好的参考和指导作用.

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0序言SA738Gr.B钢板是首次用于国内第三代核电AP1000钢制安全壳制造的低合金调质钢.由于焊后不再进行热处理,热影响区的性能倍受关注[1,2].因为焊缝性能可通过焊接材料的选择来改善,而对于焊后不再进行热处理的焊接件其热影响区的性能只能通过工艺参数来调整改善[3,4,5].随着焊接结构向高参数、大型化的发展,热影响区性能对焊接结构的质量及其安全运行的影响越来越大[5,6].由于实际焊接热影响区狭窄,精确地研究实际焊件热影响区性能几乎是不可能的.文中采用热膨胀法研究了SA738Gr.B钢板在不同冷却速度时的组织转变,采用GLEEBLE-2000试验机模拟了焊接时SA738Gr.B钢接头的热影响区组织及冲击韧性的变化.分析了不同焊接冷却速度对该钢热影响区微观组织及冲击韧性的影响,为该钢的生产及推广应用提供了试验依据.1试验方法试验采用国内某大型钢铁集团生产的SA738Gr.B钢板,厚度为42.1mm,其含碳量控制很低,不大于0.08%,碳当量约在0.45%,S元素含量0.0068%,P元素含量0.0014%,供货状态为调质,回火6300.5h,供货状态下的组织为贝氏体组织[7].供货状态下的抗拉强度、屈服强度分别为639和562MPa,-29的冲击吸收功分别为266,194,277J.根据冶金行业标准YB/T51271993《钢的临界点测定方法》测定钢的临界转变温度点.测试结果表明,SA738Gr.B钢奥氏体转变开始温度AC1约为707,奥氏体转变的终了温度AC3约为858.按照冶金行业标准YB/T51281993《钢的连续冷却转变曲线的测定方法》,采用Formaster-D全自动快速膨胀仪对SA738Gr.B钢在不同热循环条件下的热影响区组织转变进行研究与测定.根据相关研究结果[1]及实际焊接加热与冷却速度,确定如下的热模拟参数:以200/s的加热速度从室温升至峰值温度1320,停留2s,峰值温度至900(858)的冷却速度为40/s.然后各试样从900以不同速度冷却到室温,记录t8/5的值,全部试样按上述参数模拟焊接热循环,并将不同冷却速度下的热模拟试样制备成金相试样,用4%硝酸酒精侵蚀,分析不同冷却速度下的微观组织,如图1所示.组织、硬度与冷却速度关系如表1所示.采用GLEELE-2000试验机模拟了热影响区不同冷却速度下不同区域的韧性值.为测试热模拟与焊件热影响区异同,实测了焊件热影响区.试板SA738Gr.B尺寸为500mm125mm42.1mm,60坡口,KEPPIPRO450焊机,焊丝ER90S-G/1.2.采用不同的热输入,不预热的条件下,采用微机控制的接触式热电偶测量t8/5时间.焊接工艺参数:打底焊焊接电流140~150A,电弧电压19~22V,焊接速度20~25cm/min.填充焊焊接电流200~220A,电弧电压25~28V,焊接速度30~40cm/min,控制图1不同t8/5时的组织变化Fig.1Microstructureatdifferentt8/5表1t8/5与SA738Gr.B钢的组织及硬度关系Table1Therelationshipamongt8/5andmicrostructureandthehardness编号冷却时间t8/5/s维氏硬度HHV5/MPa质量分数w(%)临界冷却时间t/s12.8270100%B25.2268100%B38.1250100%B424231100%B575222100%Btfs=1956116207100%Btps=330722420090%B+10%F851019458

参考文献

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