储罐制造专用埋弧焊烧结焊剂研制及其应用工艺研究

摘要

随着储罐容积的不断增大，采用埋弧焊方式焊接时，对焊剂的性能要求也不断提高。本文研制了高强度E级钢板储罐专用的碱性烧结焊剂WCJSJ101H，此焊剂配合焊丝MCJQ-1具有良好的焊接工艺性能;在烧结温度为700℃，升温速度为10℃/min，保温时间为2h的烧结规范下具有较好的抗吸潮性和较少的铁合金及低熔点氧化物的烧损。
　　 通过研究焊接工艺参数与焊缝形貌之间关系，确定了WCJSJ101H的焊接规范为电弧电压:28～30V;焊接电流:550～570A;焊接速度:6.9～7.6mm/s;杆伸长:35～45mm，在此焊接规范下电弧稳定性及焊缝形貌都较好;并确定了焊缝形貌与焊接工艺参数之间的经验公式，得出了熔宽与电弧电压和焊接电流呈正相关，与焊接速度呈负相关;熔深与焊接电流呈正相关，与电弧电压呈负相关;余高与焊接电流呈正相关，与电弧电压和焊接速度呈负相关的结论。
　　 研究了WCJSJ101H焊后熔敷金属中合金元素与焊缝力学性能之间的关系，确定了焊缝韧性较好时的Si、Mn的最佳含量为0.3～0.45％和1.5～1.7％;同时，得出了焊缝的强度与熔敷金属中C、Si、Mn、Al、P含量呈正比，与S含量呈反比;焊剂中加入少量铝铁，会使焊缝韧性提高，但过多的铝铁加入量会使韧性急剧下降;S、P是焊缝中的有害元素，会使焊缝的韧性大幅下降;焊缝中有适量的Ti、B元素存在，对其韧性有利的结论。
　　 确定了WCJSJ101H最佳的焊接热输入为2.01KJ/mm，在此热输入下，焊缝组织针状铁素体最多，焊缝韧性最好;当道间温度为130～215℃时，焊缝的强度和韧性都随着道间温度的升高而减小。
　　 对WCJSJ101H进行了横焊试验及质量检验，平焊时其力学性能为:Rel=509MPa，Rm=582MPa，A=24％，Akv(-40℃)=90J;横焊时其力学性能为:Rel=504MPa，Rm=588MPa，Akv(-40℃)=38J。熔敷金属中扩散氢含量为5.68ml/100g，X射线探伤符合Ⅰ级要求，其他各项性能指标也都满足要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 烧结焊剂工艺性能

1．2．2 烧结焊剂力学性能影响因素

1．3 本课题研究目的及主要内容

1．4 WCJSJ101H验收技术指标

第2章 焊剂配方设计

2．1 WCJSJ101H原材料选择及制作方法

2．1．1 WCJSJ101H原材料选择

2．1．2 WCJSJ101H制作方法

2．2 焊剂非金属原材料对焊接工艺性能的影响

2．2．1 萤石对焊接工艺性能的影响

2．2．2 镁砂对焊接工艺性能的影响

2．2．3 铝矾土对焊接工艺性能的影晌

2．2．4 硅灰石对焊接工艺性能的影响

2．2．5 石英对焊接工艺性能的影响

2．2．6 锰矿对焊接工艺性能的影响

2．2．7 焊剂非金属原料成分范围确定

2．3 合金元素对焊缝金属力学性能影响

2．3．1 C对焊缝金属力学性能影响

2．3．2 Si对焊缝金属力学性能影响

2．3．3 Mn对焊缝金属力学性能影响

2．3．4 Al对焊缝金属力学性能影响

2．3．5 Ti、B对焊缝金属力学性能影响

2．3．6 S、P对焊缝金属力学性能影响

2．4 本章小结

第3章 WCJSJ101H应用工艺优化

3．1 WCJSJ101H烧结温度确定

3．1．1 试验方法

3．1．2 烧结温度对WCJSJ101H抗吸潮性的影响

3．1．3 烧结温度对WCJSJ101H化学成分的影响

3．2 WCJSJ101H焊接规范确定

3．2．1 试验方法

3．2．2 数学模型建立及系数检验

3．2．3 焊接工艺参数对焊缝形貌的直接影响

3．2．4 焊接工艺参数与焊缝形貌的交互影响

3．2．5 焊接规范确定

3．3 焊接热输入对焊缝金属力学性能影响

3．3．1 焊接热输入对焊缝强度的影响

3．3．2 焊接热输入对焊缝韧性的影响

3．3．3 焊接热输入对焊缝组织的影响

3．4 道间温度对焊缝金属力学性能影响

3．5 本章小结

第4章 WCJSJ101H横焊试验

4．1 横焊试验试板工装设计及焊接规范选择

4．2 WCJSJ101H横焊工艺性能

4．3 WCJSJ101H横焊力学性能

4．4 本章小结

第5章 WCJSJ101H质量检验

5．1 WCJSJ101H的物理性能检验

5．1．1 堆积密度

5．1．2 外观及颗粒度

5．1．3 熔化温度

5．2 WCJSJ101H扩散氢测定

5．3 焊剂WCJSJ101H中及熔敷金属中S、P杂质检验

5．4 WCJSJ101H颗粒强度检验

5．5 WCJSJ101H含水量检验

5．6 WCJSJ101H工艺性能检验

5．7 WCJSJ101H力学性能检验

5．8 WCJSJ101H试板的X射线探伤检验

5．9 本章小结

结论

致谢

参考文献