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《浙江大学》 2011年
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低合金高强钢特高压铁塔焊接接头组织性能研究

杨景华  
【摘要】:随着电力事业的发展,对输电铁塔尤其是特高压大跨度铁塔承载能力的要求越来越高,而低合金高强钢ASTM A572 GR.65钢在特高压铁塔中的应用有助于增加铁塔的屈服强度,从而提高其承载能力。然而目前对该钢材的特性缺乏了解,如淬硬倾向比较严重,焊接以后容易产生冷裂纹等。这些问题的存在对特高压铁塔的质量构成了严重威胁,也对其推广应用极为不利。 目前,对于ASTM A572 GR.65钢在特高压铁塔焊接中的研究并不多见,实际生产中还缺少相关的实验与理论指导。本文主要针对特高压铁塔用低合金高强钢GR.65钢焊接过程中的问题,详细阐述了GR.65钢的焊接特性等相关理论,并以GR.65钢为例,应用焊接实验、化学成分分析、硬度测试、冲击韧性实验、晶粒度测试、宏观金相及金相显微组织分析等方法,研究了不同预热条件下焊接热输入对焊接热影响区组织性能的影响。同时,以ANSYS软件为平台,进行了焊接接头二维温度场的数值模拟,并进行了粗晶区组织的预测。本文的主要结论包括两大部分,焊接工艺实验结论和焊接接头温度场模拟结论,具体为: 焊接工艺实验的主要结论如下:1)在不同的焊接线能量输入下,粗晶区的晶粒尺寸相差很大。GR.65钢焊后粗晶区的平均晶粒尺寸在线能量为40kJ/cm时几乎是10kJ/cm时的2倍,;2)在小焊接线能量(10kJ/cm)下,焊前预热可以使GR.65钢焊后粗晶区的组织得到更加细小的板条马氏体、M-A块等淬硬组织,对粗晶区韧性起有利作用;而大线能量(40kJ/cm)下,焊前预热不仅会使粗晶区组织更加粗大,且更容易产生上贝氏体等力学性能比较差的组织,严重降低粗晶区韧性,易引起裂纹,在焊接中需要引起注意。 焊接接头温度场模拟的主要结论有:1)熔池中温度由边界向熔池内部快速下降,热量从熔池向两边快速扩散。45°L型坡口的存在,使得焊接接头两侧表现出了温度场上高下低的现象;2)横向上,粗晶区(CGHAZ)(x2mm)的温度沿x方向下降非常快,随着距离的增加,降幅减缓,并在10mm以外接近常温。焊件中部的温度会比同等条件下其它深度部位的温度要高点。3)纵向上,无论各点所处区域是否靠近熔合线,温度都随着厚度(y)的增加而降低,而在同样的厚度(y),靠近焊缝区域的温度总是比远离焊缝的要高;4)根据数值计算得到的冷却时间等热循环参数、GR.65钢的化学成分及CCT图,预测出GR.65钢粗晶区的组织为板条状马氏体,并得到了实验的验证。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG457.11

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【引证文献】
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【参考文献】
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