【摘 要】
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选用高级别管线钢可以大量节约管道建设成本,而且能够更好的应用于恶劣地带,其生产采用埋弧自动焊接。目前与管线钢埋弧焊相匹配的焊接材料品种单一,对于高级别管线钢而言,目
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选用高级别管线钢可以大量节约管道建设成本,而且能够更好的应用于恶劣地带,其生产采用埋弧自动焊接。目前与管线钢埋弧焊相匹配的焊接材料品种单一,对于高级别管线钢而言,目前所使用的焊剂并不能够满足它的使用要求。本文针对X120管线钢埋弧焊接的需求,探寻了如何改善氟碱型焊剂焊接工艺性能和焊接接头力学性能的途径,从而为后续X120管线钢焊接材料的研制提出理论性的依据。本课题选择的烧结焊剂渣系为氟碱型CaF2-Mg0-Al203-Ca0-Ti02渣系,确定碱度范围为1.2～2.3。通过均匀设计法来设计焊剂配方,而后根据焊剂碱度范围进行筛选,并且通过焊接工艺性能分析,评定出工艺性能最好的焊剂作为基础配方,焊后发现焊道表面有黑斑现象,通过加入2%的脱氧剂SiFe可以改善焊道表面氧化的现象。通过对所研制焊剂脱渣性的研究发现,熔渣的物相对焊剂的脱渣性能有影响,镁铝尖晶石晶格常数与Fe203相似,造成脱渣困难,但当焊缝与熔渣间的中间层为薄弱部位时,还与焊后冷却过程中渣壳与金属线膨胀系数差值有关,差值越大,渣壳越容易脱落。同时发现氟碱型焊剂碱度在1.6～2.2之间时,获得脱渣性能良好的焊剂几率增大,因此,在设计后续试验配方时,尽量将碱度确定在1.6～2.2的范围内。在焊缝组织和力学性能方面,本文主要探讨了Ti、Si、Mn、RE等主要合金元素的影响。选择Si、Mn这两种元素来调整焊缝组织的相变温度和相变时间;选择RE来形成碳、氮化物,用于提高焊缝金属的力学性能。对于Si元素可以通过调整脱氧剂来获得,而Mn则通过锰矿的形式加入,RE通过纯稀土的形式加入。试验结果表明:当加入的MnO含量在6%左右时,加入0.8%～1%的稀土RE,即可有效的抑制先共析铁素体的析出,并且细化晶粒,使焊缝获得细小、均匀的针状铁素体和粒状贝氏体相混合的组织,从而提高焊缝的冲击韧性;而通过单独加入ZrO2并不能够提高焊缝的冲击韧性。
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