【摘 要】
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近年来,随着我国大跨度桥梁的架设,钢结构桥梁具有非常广阔的发展前景。但随着桥梁用钢的强度和耐蚀性能的不断提高,焊接接头由于残余应力、夹杂、化学成分和微观组织的不均
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近年来,随着我国大跨度桥梁的架设,钢结构桥梁具有非常广阔的发展前景。但随着桥梁用钢的强度和耐蚀性能的不断提高,焊接接头由于残余应力、夹杂、化学成分和微观组织的不均匀性容易腐蚀失效,成为桥梁用钢安全的薄弱环节,对桥梁钢的寿命和安全有着极大的影响。目前关于桥梁钢焊接接头性能的研究主要集中在力学性能和耐腐蚀性能的比较,对母材与焊丝的匹配关系以及焊接参数对力学性能和耐腐蚀性能的影响则鲜有报道。基于此,本文研究了THQ440-NQ-II和ER50-6两种焊丝在不同焊接参数下对桥梁耐候钢Q345qDNH焊接接头的组织、力学性能以及耐腐蚀性能的影响,为耐候桥梁钢的应用与发展提供理论依据。研究获得的主要结果如下:1.THQ440-NQ-II焊丝在不同焊接热输入下初道焊缝金属的显微组织主要由等轴状的铁素体、珠光体组成,而后续焊接道次的焊缝金属由柱状晶组成,主要组织有针状铁素体、先共析铁素体以及少量魏氏组织铁素体,多层多道焊接工艺显著细化了焊缝晶粒,并且随着焊接热输入增大,末道焊缝柱状晶晶粒也逐渐增大;对焊接接头进行力学性能测试,其屈服强度、断后伸长率以及冲击韧性与母材相比有所下降,尤其是在-40℃下的冲击韧性,对其冲击断口形貌进行观察,发现断裂方式由常温下的韧性断裂转变为准解理断裂,发生了明显的韧脆转变;对母材及三种焊缝金属在模拟海水介质下的浸泡腐蚀试验和电化学试验下发现,THQ440-NQ-II焊丝在焊接电流为240A的焊接参数下焊缝金属耐腐蚀以及耐点蚀能力最优。2.ER50-6焊丝在不同焊接热输入下焊缝显微组织初道焊缝金属主要由等轴状的铁素体和珠光体组织组成,后续焊接道次的显微组织主要组织是针状铁素体、先共析铁素体,存在少量由晶界向晶内生长的魏氏组织铁素体,随着后续焊接热输入的增大,焊接接头过热区组织由板条马氏体逐渐向粒状贝氏体转变;对三种焊接接头进行力学性能测试,焊接接头的断后伸长率以及冲击韧性与母材相比均有下降,尤其是ER50-6焊丝的焊接电流为240A时焊接接头拉伸断裂位置在焊缝;在模拟海水介质下的浸泡腐蚀试验和电化学试验发现,焊缝金属随着焊接热输入的增加耐腐蚀性能也逐渐增强。3.对两种焊丝同一焊接参数进行比较,发现THQ440-NQ-II焊缝金属的针状铁素体数量较多,而ER50-6焊缝金属则是以块状和长条状分布的先共析铁素体为主,二者都有魏氏组织铁素体出现,但ER50-6焊丝的尺寸较大数量也较多;焊接接头的力学性能与母材相比都有所下降,尤其是ER50-6焊接接头拉伸断裂位置在焊缝;对冲击断口形貌进行观察,THQ440-NQ-II焊缝金属在常温下为韧性断裂,在-40℃下为准解理断裂,而ER50-6焊缝金属在常温和-40℃下都为准解理断裂;THQ440-NQ-II焊缝在模拟海水介质中的耐腐蚀优于ER50-6焊缝,这是由于合金元素Cu、Cr、Ni的添加导致的。
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