【摘 要】
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在“一带一路”战略背景下,我国在沿线经济区承包了超过3000个工程。众多建筑、交通等基础设施建设项目用钢需要更加优异的综合性能。普通钢材直接曝露于大气中使用容易发生腐蚀,每年由普通钢铁腐蚀产生的损失巨大。免涂装耐候桥梁钢可以在免除涂装的条件下,直接曝露于大气中使用上百年,从而大大减少维护成本和使用成本。在未来,钢铁材料会被越来越多应用于更加严苛的工况条件中。因此,研究综合性能良好的耐候钢及配套焊接
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在“一带一路”战略背景下,我国在沿线经济区承包了超过3000个工程。众多建筑、交通等基础设施建设项目用钢需要更加优异的综合性能。普通钢材直接曝露于大气中使用容易发生腐蚀,每年由普通钢铁腐蚀产生的损失巨大。免涂装耐候桥梁钢可以在免除涂装的条件下,直接曝露于大气中使用上百年,从而大大减少维护成本和使用成本。在未来,钢铁材料会被越来越多应用于更加严苛的工况条件中。因此,研究综合性能良好的耐候钢及配套焊接材料有巨大的经济意义及工程应用意义。本文设计了不同Si和Mn含量的420MPa级免涂装耐候桥梁钢用手工电弧焊焊条。分析了焊条熔敷金属的成分、组织、力学性能及耐候性,研究了显微组织对强韧化和耐候性原理的影响。结果表明:420MPa级免涂装耐候桥梁钢用焊条的熔敷金属主要组织为先共析铁素体(GBF)、侧板条铁素体(FSP)、针状铁素体(AF)、多边形铁素体和M-A组元。当熔敷金属中含有Si0.2wt.%和Mn1.12wt.%时,柱状晶区先共析铁素体(含侧板条铁素体)占比最小;当熔敷金属中含有Si0.32wt.%和Mn1.34wt.%时,柱状晶区先共析(含侧板条铁素体)占比最大。柱状晶区内先共析铁素体从15.5%降低至8.3%时,-40℃夏比V型冲击功提升131J,强度降低55MPa,塑性变化不大。大部分M-A组元在小尺寸范围内,且未见明显的链条状M-A组元,从而对韧性的危害不大。熔敷金属中超过70%的夹杂物尺寸在0.2μm~0.6μm范围内,有效促进了针状铁素体的形核,细化了晶粒,改善了熔敷金属抗裂性能。经电化学测试,获得的熔敷金属自腐蚀电位与母材相当,自腐蚀电位差小于15mV。试验焊条与420MPa级免涂装耐候钢进行对接试验,获得的接头强度为617MPa,弯曲合格,焊缝-40℃冲击功为160J,熔合区冲击功为180J,从而实现了焊接接头力学性能的良好匹配。焊接接头在模拟海洋大气腐蚀环境条件的周浸加速腐蚀试验中,接头腐蚀速率为4.593g/(m~2·h),纯母材的腐蚀速率为4.640g/(m~2·h),接头与母材的相对腐蚀速率为98.99%,从而实现了接头的腐蚀速率与母材相当的目标,从耐腐蚀方面保证了420MPa级免涂装耐候钢焊接结构长期曝露于大气中的安全。
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