船用高强钢q690d的焊接技术研究(附件)【字数：12444】
摘 要摘 要本文综述了Q690D高强度钢的国内外研究现状，以及MAG焊的基本工作原理和特点，使用MAG焊的方式对船用高强钢Q690D进行了焊接工艺的试验，并且对焊接后的接头进行了一系列的显微组织观察和分析，主要是接头各个区域的金相组织观察。同时，也对焊接接头进行了拉伸、冲击、弯曲和硬度的一系列力学性能的测试，通过这些测试来检测预先设计好的焊接工艺参数和规范对于Q690D高强钢板的焊接的稳定性。试验的结果表明在本文研究的焊接参数（200~250A的焊接电流，23~28V的焊接电压，预热温度180℃，焊后加热至250℃后缓冷等）下，均得到了良好、美观、整洁的焊接接头。使用同一焊接工艺参数焊接多块试板，将焊接好的试板进行力学性能试验和金相观察，试验结果和组织观察相互比对后得到，当采用本试验的焊接工艺焊出来的Q690D钢板焊接接头，通过焊丝的等强匹配，得到较高的拉伸强度、低温冲击韧性和较大的硬度，室温抗拉强度最高可达到824Mpa；在硬度方面，其焊缝区的硬度有较大的提高，最高可达320HV；焊接接头的焊缝中心低温冲击值为55J，热影响区、热影响区+1mm、热影响区+3mm和热影响区+5mm处的冲击功分别为70J、103J、131J和153J，都达到了要求；此焊接工艺稳定，良好，很适合Q690D高强钢的焊接。关键词低合金高强钢；Q690D；熔化极氩弧焊；微观组织；力学性能
目 录
第1章 绪论 1
1.1本文研究的目的及意义 1
1.2高强度钢的概念 2
1.3高强钢的国内外研究现状及发展 2
1.4高强钢的焊接性、焊接工艺措施与焊接技术难点 4
1.4.1高强钢的焊接性 4
1.4.2高强钢的焊接工艺措施 5
1.4.3焊接技术难点 5
1.5本文的主要研究内容 6
第2章 试验材料、设备与方法 8
2.1实验材料 8
2.1.1母材的选用 8
2.1.2焊丝的选用 9
2.2试验设备 9
2.3 熔化极气体保护氩弧焊 10
2.3.1工作原理 10
2.3.2技术特点 11
2.4试验方法 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2.5焊接工艺参数规范 12
第3章 试验方案设计与过程 14
3.1试验方案 14
3.1.1焊接前准备 14
3.1.2焊接过程 14
3.2力学性能试验 16
3.2.1拉伸试验 16
3.2.2冲击试验 16
3.2.3硬度试验 17
3.2.4弯曲试验 17
3.3微观组织观察 18
第4章Q690D 焊接接头微观组织与力学性能分析 19
4.1 Q690D 焊接接头组织与性能分析 19
4.1.1 Q690D 焊缝表面成形及宏观形貌分析 19
4.1.2 Q690D 焊缝微观组织分析 19
4.2 Q690D 焊接接头的力学性能分析 22
4.2.1接头拉伸性能及断口形貌分析 22
4.2.2接头冲击性能及断口形貌分析 24
4.2.3接头弯曲性能分析 26
4.2.4硬度分析 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
第1章 绪论
在当今海洋船舶焊接制造业中，高强度钢的焊接是一项十分重要的制造技术工艺。焊材行业是在上世纪内发展起来的。在国外工业发达国家，焊材产业在20世纪60年代到80年代高速的发展，现在已经成为比较成熟的传统产业。近年来，我国钢材的消费量与焊接材料产量发展很快，尤其是2001年以来，我国钢产量出现了跳跃式发展。根据一些工业发达国家的统计数据显示，这些国家每年钢的总产量的70%左右都用在了与焊接相关的领域[1]。近年来，随着海洋船舶工业的快速发展，之前的船用钢已经不能满足现在的船舶制造的使用需求，难以达到当代船舶对钢材的使用要求标准。与此同时，高强度钢的焊接工艺也在逐步提高和改善，这对于海洋船舶工业的发展也是有很大的促进关系的。而对于高强度钢的焊接工艺的研究，是每个国家在船舶业发展和其它工业发展方面都十分重要的组成部分。
1.1本文研究的目的及意义
在科学技术迅猛发展的今天，工业领域，特别是制造业也越来越关注和重视焊接技术的研究与发展，焊接已经广泛应用于石油化工、工程机械、航空航天、电力以及船舶与海洋工程制造等领域。在我国的船舶与海洋用钢方面，一般都采用390Mpa级907钢和590Mpa级921、922、923系列钢（舰艇用钢）以及A32、A36、D32、D36等高强钢（工业用船，LNG船和集装箱船）[2]。随着国民经济的快速发展，各个行业都是一种欣欣向荣的局面，但我们可以看出在繁荣的背后，同时也暴露出了一些问题：各个行业都在消耗大量的能源和资源，全球资源在减少的同时污染也日益严重。国家也已经认识到了问题的严重性，中央已明确提出了各行业要节约20%的能源、20%的钢铁，要求从源头来抓起。对于钢铁使用单位都必须减少用钢量，减少用钢量的最有效的途径就是提高钢的强度。又因为现在全球环境都很复杂，包括海洋环境，以及船舶业的高速发展，使得船舶用钢的要求也在慢慢提高，逐渐的向更高的强度，耐腐蚀度和抗拉压、抗冲击度方面发展。之前的船用钢已经满不足不了现在船舶的使用需求，现在的船舶，还有军用舰船的用钢，都需要更高强度的钢材来支撑。在我国低碳、节能、环保发展趋势的推动下，高强度钢也得到了广泛的应用。我国的钢铁行业也在不断加大高强钢的研发、生产及应用的步伐，高强钢的产量也随之增加[3]。为了使船用高强钢能够更好的应用于船体结构，让不同的高强度钢应用于适应不同海洋环境的船舶，并且在焊接后能够达到预定的使用标准，来研究其焊接工艺，使其能够大量的采用，这样对船舶工业的飞速发展是有很大的帮助的。既提高了我国造船的水平，也提高了造船质量，在我国低碳、环保、节能的发展要求下，能够进一步达到其标准，使我国的造船业更上一个台阶。
1.2高强度钢的概念
高强度钢，顾名思义就是其强度能够达到一个很高的标准的钢，在碳素钢的基础之上来调整碳的含量和加入一定量的合金元素，并且其含量不超过5%，屈服强度大于295Mpa的钢种，它属于低合金钢的范畴。这类钢种含碳量低，可焊性好，强度高，塑性和韧性也比较强。按钢材屈服强度级别及热处理状态可分为热轧及正火钢（屈服强度在294～490Mpa之间）、低碳调质钢（屈服强度在490～980Mpa之间）、中碳调质钢（屈服强度在880～1176Mpa之间）三类，而Q690钢就属于低碳调质钢，它被广泛应用于广泛用于压力容器、桥梁、船舶、飞机和其他金属结构等重工业工程的建设。而高强钢的命名也很直接的突出了它的特点，以Q690D高强度钢为例，Q690是材料名称，其中，Q是代表的是其屈服强度，690是代表其屈服强度值（Mpa），它的执行标准GB/T15912008。而Q690后面带有不同的等级是表示Q690的冲击温度，如Q690C、Q690D、Q690E。其中，D级钢板的冲击温度为20℃，E级钢板的冲击温度为40℃，而C级钢板的冲击温度为0℃。其中Q690D钢板具有较高的抗拉强度和屈服强度，被广泛应用在煤矿以及工程机械等方面。如港口起重机，液压支架，平板运输车等[4]。
目 录
第1章 绪论 1
1.1本文研究的目的及意义 1
1.2高强度钢的概念 2
1.3高强钢的国内外研究现状及发展 2
1.4高强钢的焊接性、焊接工艺措施与焊接技术难点 4
1.4.1高强钢的焊接性 4
1.4.2高强钢的焊接工艺措施 5
1.4.3焊接技术难点 5
1.5本文的主要研究内容 6
第2章 试验材料、设备与方法 8
2.1实验材料 8
2.1.1母材的选用 8
2.1.2焊丝的选用 9
2.2试验设备 9
2.3 熔化极气体保护氩弧焊 10
2.3.1工作原理 10
2.3.2技术特点 11
2.4试验方法 12
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2.5焊接工艺参数规范 12
第3章 试验方案设计与过程 14
3.1试验方案 14
3.1.1焊接前准备 14
3.1.2焊接过程 14
3.2力学性能试验 16
3.2.1拉伸试验 16
3.2.2冲击试验 16
3.2.3硬度试验 17
3.2.4弯曲试验 17
3.3微观组织观察 18
第4章Q690D 焊接接头微观组织与力学性能分析 19
4.1 Q690D 焊接接头组织与性能分析 19
4.1.1 Q690D 焊缝表面成形及宏观形貌分析 19
4.1.2 Q690D 焊缝微观组织分析 19
4.2 Q690D 焊接接头的力学性能分析 22
4.2.1接头拉伸性能及断口形貌分析 22
4.2.2接头冲击性能及断口形貌分析 24
4.2.3接头弯曲性能分析 26
4.2.4硬度分析 27
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
第1章 绪论
在当今海洋船舶焊接制造业中，高强度钢的焊接是一项十分重要的制造技术工艺。焊材行业是在上世纪内发展起来的。在国外工业发达国家，焊材产业在20世纪60年代到80年代高速的发展，现在已经成为比较成熟的传统产业。近年来，我国钢材的消费量与焊接材料产量发展很快，尤其是2001年以来，我国钢产量出现了跳跃式发展。根据一些工业发达国家的统计数据显示，这些国家每年钢的总产量的70%左右都用在了与焊接相关的领域[1]。近年来，随着海洋船舶工业的快速发展，之前的船用钢已经不能满足现在的船舶制造的使用需求，难以达到当代船舶对钢材的使用要求标准。与此同时，高强度钢的焊接工艺也在逐步提高和改善，这对于海洋船舶工业的发展也是有很大的促进关系的。而对于高强度钢的焊接工艺的研究，是每个国家在船舶业发展和其它工业发展方面都十分重要的组成部分。
1.1本文研究的目的及意义
在科学技术迅猛发展的今天，工业领域，特别是制造业也越来越关注和重视焊接技术的研究与发展，焊接已经广泛应用于石油化工、工程机械、航空航天、电力以及船舶与海洋工程制造等领域。在我国的船舶与海洋用钢方面，一般都采用390Mpa级907钢和590Mpa级921、922、923系列钢（舰艇用钢）以及A32、A36、D32、D36等高强钢（工业用船，LNG船和集装箱船）[2]。随着国民经济的快速发展，各个行业都是一种欣欣向荣的局面，但我们可以看出在繁荣的背后，同时也暴露出了一些问题：各个行业都在消耗大量的能源和资源，全球资源在减少的同时污染也日益严重。国家也已经认识到了问题的严重性，中央已明确提出了各行业要节约20%的能源、20%的钢铁，要求从源头来抓起。对于钢铁使用单位都必须减少用钢量，减少用钢量的最有效的途径就是提高钢的强度。又因为现在全球环境都很复杂，包括海洋环境，以及船舶业的高速发展，使得船舶用钢的要求也在慢慢提高，逐渐的向更高的强度，耐腐蚀度和抗拉压、抗冲击度方面发展。之前的船用钢已经满不足不了现在船舶的使用需求，现在的船舶，还有军用舰船的用钢，都需要更高强度的钢材来支撑。在我国低碳、节能、环保发展趋势的推动下，高强度钢也得到了广泛的应用。我国的钢铁行业也在不断加大高强钢的研发、生产及应用的步伐，高强钢的产量也随之增加[3]。为了使船用高强钢能够更好的应用于船体结构，让不同的高强度钢应用于适应不同海洋环境的船舶，并且在焊接后能够达到预定的使用标准，来研究其焊接工艺，使其能够大量的采用，这样对船舶工业的飞速发展是有很大的帮助的。既提高了我国造船的水平，也提高了造船质量，在我国低碳、环保、节能的发展要求下，能够进一步达到其标准，使我国的造船业更上一个台阶。
1.2高强度钢的概念
高强度钢，顾名思义就是其强度能够达到一个很高的标准的钢，在碳素钢的基础之上来调整碳的含量和加入一定量的合金元素，并且其含量不超过5%，屈服强度大于295Mpa的钢种，它属于低合金钢的范畴。这类钢种含碳量低，可焊性好，强度高，塑性和韧性也比较强。按钢材屈服强度级别及热处理状态可分为热轧及正火钢（屈服强度在294～490Mpa之间）、低碳调质钢（屈服强度在490～980Mpa之间）、中碳调质钢（屈服强度在880～1176Mpa之间）三类，而Q690钢就属于低碳调质钢，它被广泛应用于广泛用于压力容器、桥梁、船舶、飞机和其他金属结构等重工业工程的建设。而高强钢的命名也很直接的突出了它的特点，以Q690D高强度钢为例，Q690是材料名称，其中，Q是代表的是其屈服强度，690是代表其屈服强度值（Mpa），它的执行标准GB/T15912008。而Q690后面带有不同的等级是表示Q690的冲击温度，如Q690C、Q690D、Q690E。其中，D级钢板的冲击温度为20℃，E级钢板的冲击温度为40℃，而C级钢板的冲击温度为0℃。其中Q690D钢板具有较高的抗拉强度和屈服强度，被广泛应用在煤矿以及工程机械等方面。如港口起重机，液压支架，平板运输车等[4]。
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