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摘 要

Q370R牌号是15MnNbR钢，其板厚效应低，强韧性好，焊接性能好，成本低，在大型的液化石油气球罐中经常被用到。本文采用粉芯焊丝和MAG自动焊接系统，对Q370R球罐进行了仰焊的焊接实验，得到了具体的焊接工艺参数及接头力学性能，本文主要研究内容和结论如下：

通过对Q370R使用粉芯焊丝仰焊焊接，得到试样的坡口形式为X型坡口，进行100℃预热（火焰加热)，将氩气和二氧化碳以4：1的比例作为保护气体。本试验使用直流电源，电流为120-145A，电压为20-22V，施焊速率控制在6-12cm/min，焊后试样需经过两次热处理，保温温度为575-605℃，保温时间为2.5h。

焊接接头抗拉强度是623MPa，试样在焊缝处发生断裂，弯轴直径为4S。除了一个试样出现0.5mm气孔外，其他试样均无缺陷，分别在各处开槽测出分别对应的冲击功。焊缝处粗针和块状铁素体沿着柱状晶的晶界分布，晶内为粒状贝氏体和少量珠光体。

关键词：Q370R 球罐 粉芯焊丝 仰焊 力学性能

Study On The Automatic Overhead Welding Process Of Q370R With A Powder Cored Wire

ABSTRACT

Q370R can be called 15MnNbR steel. It has low thickness of the effect , good toughness, good welding performance and low cost. Also, it was often used in a large tank of LPG. In this paper, we use cored wire and MAG automatic welding system for

overhead welding on Q370R tank to obtain specific welding parameters and mechanical properties of the joint. The main contents and conclusions are as follows:

By using cored wire and overhead welding on Q370R tank, we can obtain a sample of the groove in the form of X-groove. We take preheating with 100℃ and make the argon and carbon dioxide in a 4: 1 ratio as a protective gas. This experiment used a DC power supply. The current is 120-145A, voltage 20-22V and the welding rate control in 6-12cm / min. After welding, the samples must experience two heat treatment. The temperature should hold as 575-605 ℃ and the time maintain for 2.5h.

Welded joint tensile strength is 623MPa. Specimen fracture occurred in the weld.Bend shaft diameter is 4S. In addition to a specimen appears pores of 0.5mm , the other samples had no defects. Measuring the impact energy In the slot position. In the weld, core needle and massive ferrite along the columnar crystal grain boundaries and intragranular is granular bainite and pearlite.

Keywords: Q370R sphere; Powder cored wire; over-head positional welding; welding process; Mechanical properties

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的意义及背景 1

1.2 球罐结构 1

1.3 粉芯焊丝的成分及应用 3

1.4 Q370R使用粉芯焊丝仰焊中存在的问题 3

1.5 施焊时工艺注意事项 4

1.6 无渣自保护药芯焊丝的“渣溅”行为 5

1.7 本课题研究内容及技术路线 6

第二章 Q370R仰焊焊接性分析及工艺 7

2.1 Q370R使用焊材简介 7

2.2 仰焊过程 7

2.2.1 仰焊过程的分析 7

2.2.2 焊缝在仰焊过程中的缺陷 9

2.2.3 焊缝缺陷产生的原因分析 9

2.3 冷裂纹的定义及原因 10

2.3.1 冷裂纹的特征 10

2.3.2 冷裂纹的产生原因 11

2.4 坡口形式 11

2.5 母材 11

2.6 焊接位置 12

2.7 预热 12

2.8 工艺参数 12

2.9 技术措施 13

2.10 焊接工艺评定 13

第三章 力学性能试验 14

3.1 拉伸试验 14

3.2 弯曲试验 14

3.3 45°V型缺口冲击试验 15

3.4 金相试验 16

3.3.1 取样 16

3.3.2 研磨 16

3.3.3 抛光 16

3.3.3 浸蚀 17

3.5 在金相显微镜下试样的各个组织成分 17

第四章 结论 19

参考文献 20

致 谢 22

绪论

1.1课题研究的意义及背景

Q370R（15MnNbR）钢是国内近年来研究出来的一种新型钢材^[1]，具有优良的综合性能。它的强度和韧性比16MnR钢材好^[2]。焊接性能及抗硫化氢腐蚀能力与16MnR钢相比比较相近，成本比其他材料低不少，常用于大型液化石油气球罐。Q370R作为低合金高强度钢^[3]，具有很好的焊接和机械性能，故成为设计单位的优选钢种。作为一款合金钢种，Q370R材质具有性当的含碳量和合金含量^[4]。球罐球皮厚度值一般很大，焊接时熔池的冷却速度非常快，易形成淬火现象。焊缝组对时将产生不规则应力。所以其焊后有产生裂纹的倾向，即产生冷裂纹的施工风险^[5]。

1.2球罐结构

球形储罐（简称“球罐”相对其它形状的容器而言，在相同条件下球壳的壁厚更小，在相同的表面积下容积更大，因此而大大地节省了材料用量、降低了球壳板的加工难度并且减少了罐体的占地面积。正因为这些优点，球罐得以广泛使用。

Q370R球罐由金属球壳板拼装而成，呈对形，是经过焊接连接组成完整的球状罐体。国内球罐有桔式和混合式。如图1-1所示。

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