摘 要

工业是国家经济的命脉，地位极其重要，而钢材更是重中之重。一方面，我国在各个方面的建设相对于其他国家来说起步晚，基础差，相关的理论研究更是落后于他国。另一方面，自改革开放以来，大厚钢材在工业领域的应用越来越广泛，尤其是在桥梁，铁路，船舶已经海洋平台等影响着国民经济稳定发展的领域显得愈发重要，所以对大厚钢板的研究对国家的建设有着重大的作用。本文通过对150mm厚的Q345钢板焊接接头组织的研究拟对大厚板的焊接研究提供参考和借鉴，并进一步为在工程上的应用提供理论基础。本文的主要研究内容为：对150mm厚钢板对接接头宏观组织先进观察；对钢板上下表面下3mm、35mm以及钢板中间（75mm）焊缝焊缝和熔合线外1mm、3mm的组织变化进行观察与分析；并分析焊缝中缺陷的变化规律。首先采用双面双丝自动埋弧焊对150mm厚Q345大厚板进行焊接，然后对接头切样制作金相，最后利用ZIESS光学显微镜对试样进行观察拍照和分析。结果表明：在本文的焊接条件下，焊接接头焊缝组织为铁素体 珠光体 少量魏氏组织，熔合区组织为铁素体 珠光体 针状魏氏组织，过热区组织为铁素体 少量珠光体 较多的魏氏组织；在多层多道焊焊接接头中，先焊区域的晶粒比较细小，且没有明显缺陷，后面焊的接头晶粒就比较复杂，组织也粗大；大厚板双面埋弧焊时，钝边过高，热输入不均匀，易产生未熔透，裂纹等缺陷。

关键词：大厚板；焊接接头；组织

Abstract

Industry is the pillar industry of the national economy, occupied an important position, and the steel is the priority among priorities,On the one hand, our country in all aspects of the construction are starting later, poorer foundation, and lagging in the relevant theoretical research relative to other countries.On the other hand, since the reform and opening up,the use of thick steels in industrial applications are more widely, especially in the bridge, railway, ship has ocean platform which affects the stable development of the national economy is becoming more and more important areas. So, Study on thick steel plate has an important significance for the national construction.Through the study of the microstructure of the welding joint of Q345 thick 150mm steel plate，we provide reference for research on welding for large thick plate, and provide theoretical basis for further application in engineering construction.The main research contents are as follows:Observation of 150mm thick steel plate butt joint macro organization；The observation and analyzing microstructure under the plate surface of 3mm, 35mm and the middle plate (75mm) of the weld and the weld fusion line 1mm, 3mm.And analysis of the change regularity of weld defects.Firstly,using the double wire automatic submerged arc welding weld 150mm thick Q345 thick plate; Then cutting sample production and making metallographi.At the end of the sample was observed and analyzed by ZIESS optical microscope.The result shows that:In the welding conditions of this paper,Weld joint microstructure consist of F P a few WF,Fusion zone microstructure consist of F P needle-like WF, Overheated zone structure consist of F a few P more WF;The microstructure of the prioritized welded joint is smaller,and there is no tissue defect,but the joint structure after welding is complicated,and the microstructure is bulky;When double sided submerged arc welding of heavy plate welded,if truncated edge is too high,and heat input is nonuniform,it will produce no penetration, cracks and other defects.

Key words:heavy plate;welded joint;structure

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.3论文的主要研究内容 3

第2章 实验材料与实验方法 5

2.1实验材料 5

2.1.1实验钢材的选择 5

2.1.2钢材的成分 5

2.2焊接方法与焊接工艺参数的选择 6

2.2.1焊接方法的选择 6

2.2.2焊接工艺的选择 7

第3章 焊接接头宏观组织的观察与分析 11

3.1焊接接头金相试样的制作 11

3.2试样的制备 11

3.3试样宏观组织的观察 12

第4章 焊接显微组织的观察与分析 14

4.1试样母材的显微分析 14

4.2焊缝组织的观察与分析 14

4.3熔合区组织的观察与分析 17

4.4过热区组织的观察与分析 19

第5章 结论与展望 21

5.1结论 21

5.2展望 21

参考文献 22

致谢 24

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

钢板是第二产业的基石，是重中之重，它被广泛用于各行各业，诸如建筑、压力容器、储罐、桥梁、管线和船舶等基建或大型建筑之中。在设施发展趋势要求增加钢板的厚度,同时要求更高其综合性能,比如抗疲劳、抗腐蚀性能，焊接性能，以及良好加工性和力学性能等。但是一般来说,钢板韧塑性会随着强度的升高而降低，而焊接裂纹敏感性则相反。这是焊接中不可避免的问题。

从改革开放至今，我国的工业得到了飞速的发展，钢的用量也越来越大，大厚板用钢也随着国力的增强，技术的进步而得到广泛的使用。大厚板钢的主要用途如下所示：

1. 火力发电用钢：用于瓦汽轮发电机组，其他发电机组的分离器的建造，包括火力发电厂的建设本身，厚板无处不在；由于是用煤炭烧火提供热量来发电，在使用过程中，因各种措施不当，比如选材不合理，将会引起灾难。

(2)水利发电用钢：大型水利发电机组、水闸、电机支撑结构、泄流槽蜗壳都有使用；要求用探伤进行检测，有Z向性能要求等；
(3)核电用钢：核电设施以及一些结构件、稳压器均有使用等；代表钢种有特殊要求，因为核力发电站是目前能量级别最高的发电站。核能源的使用是国家进步的表现，但由于我国的核技术相对落后，故在用钢时，钢材的选用及焊接时均要满足要求，一面酿成灾难。
(4)风电用钢：MW级风力发电机座和法兰盘等的使用，风电受天气的影响很大，当刮起大风时，如果钢板性能不满足技术使用要求，极易产生事故。
(5)造船用钢：远洋大型集装箱船和大型货轮内燃机座，船体以及锚链机等的建造都需要大厚板，船在海上航行，长时间与海水接触，受海水的腐蚀，主要是电离腐蚀，因为海水含盐量高。建造时多加注意才能延长船舶的寿命。
(6)海洋石油平台用钢：海洋石油平台用大厚钢做三个支柱，深海式石油平台用大厚板做直升机的机坪等，这些都是其他厚度的钢无法替代的。海洋平台的建设为我国走向海洋迈进了巨大一步，用钢的选用必须慎之又慎，一失足千古恨。

1. 高层建筑用钢：高层建筑下部的承重钢结构（比如广州小蛮腰电视塔、北京鸟巢、上海环球中心）和大型桥梁的支座（如武汉长江大桥）等建设也需要大厚板；代表钢种有Q345C、Q345B，这都是比较常见的钢材。武汉长江大桥是我国50年代桥梁建设的典范，北京鸟巢是当代钢材使用的杰出表现，以后钢材的使用要求更加严格，需要国人的共同努力。
2. 模具用刚：主要分类有冲压具钢、冷作热作模具钢，无论凹模还是凸模，都需要厚板作为制作材料，它广泛应用于机械制造、汽车制造等传统行业，做各种冲压模具，要求具有良好的表面光洁度，多数要求以退火状态交货，因为钢材退火后力学性能增强。
3. 球罐、压力容器、化工用钢：应用于各种球罐和压力容器以及化学反应塔，球罐压力容器气密性要求严格，钢板在这些行业中使用时，需要多加注意生产安全，以免酿成灾祸。
4. 重型机械用钢：应用于各类辊轧机、矫直机、蜗轮、蜗杆、轴、炉火加工的炉体、矿山碎石机、机械转动台、拉矫机、锻压机机身和底座、横梁、水压机、机床导轨、塔吊底座、压路机机械的各部分制造等。

由此可见，大厚板的应用广泛，而且制约国家工业水平的发展，同时因为钢板的使用不当造成的危害是相当巨大的。所以，大厚板的理论与实践研究就显得非常重要了。

厚板焊接需要加大热输入，但是这也提高焊接成本，列举造船业的例子，研究表明，焊接成本占整个造船业成本的百分之三十以上。因此,降低成本称为焊接工艺的重要目标。然而当焊接线能量提时高,钢材的焊接热影响区的性能(如强度、韧性)变差,极易产生焊接裂纹缺陷^[1～3]。这是厚板焊接常遇到的另一个问题。