海洋结构用钢DH36厚板焊接接头断裂韧性的研究

摘要

随着海洋资源的不断开发和应用，海洋结构用钢强度越来越高，厚度越来越大，高强钢厚板焊接接头的断裂韧性问题日益突出。研究海洋结构厚板焊接接头的断裂韧性问题，不但可以提高结构的安全性和可靠性，而且还可以缩短建造周期，降低建造成本。
　　 本文依据BS7448、ISO12135和ISO15653标准中裂纹尖端张开位移CTOD试验方法，对海洋结构用钢DH36厚板焊接接头的断裂韧性进行了研究。研究结果表明：
　　 双丝埋弧焊焊缝区和热影响区的CTOD值均低于单丝埋弧焊，而且不满足免除焊后热处理的最低值要求；若采用低温韧性优越的焊丝可以使双丝埋弧焊焊缝区CTOD值提高，但热影响区的CTOD值并未提高。为了改善双丝埋弧焊接头的断裂韧性，通过焊缝成形、硬度、冲击韧性及焊接效率的综合评价对焊接工艺进行了优化，结果表明：将焊接热输入控制在2.9kJ/mm左右时，合理的焊接工艺参数组合使焊缝和热影响区的CTOD值明显提高。
　　 经过消应力退火处理的双丝埋弧焊接头，屈服强度和热影响区硬度略有下降；焊缝区断裂韧性CTOD值明显提高，其中常规工艺焊缝CTOD值由0.02～0.2mm提高到0.4～1.0mm，优化工艺后的焊缝CTOD值由0.2～0.4mm提高到0.9～1.5mm；但是，经过焊后热处理后，热影响区的CTOD值存在一定的分散性，有的试样CTOD值升高，有的则降低。
　　 评定试验中的Pop-in效应并分析其产生原因，其中在裂纹尖端局部出现夹渣缺陷，粗大的侧板条铁素体，网状碳化物等会造成局部脆化产生Pop-in效应；探讨了预制疲劳裂纹最大力及温度对药芯焊丝气保焊焊缝CTOD试验中Pop-in效应的影响，经过试验对比，提高预制疲劳裂纹最大力或升高试验温度会导致Pop-in效应消失。