海洋平台用EQ70高强钢焊接性研究.pdf

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1、第28卷第1期2011年02月江苏船舶儿ANGSUSHIPV01．28No．1Feb．2011海洋平台用EQ70高强钢焊接性研究虞晓棣1，邹家生2，严铿2(1．江苏熔盛重工集团有限公司，江苏南通226532；2．江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室，江苏镇江212003)摘要：采用c0NARc80焊条，手工电弧焊接EQ70钢，研究了焊接工艺对接头性能的影响。结果表明：在焊后热处理的条件下，其接头强度在焊接电流为180A或200A时，均能和母材等强；当焊接电流达到220A时，则接头强度低于母材。EQ70钢焊接接头在室温均具有很好的冲击韧性。在150℃预热、200A焊接电流和焊后热处

2、理的条件下，焊接接头各区域在一40℃的冲击值最佳，达到母材的95％以上；EQ70钢焊接接头的冷弯性能均合格。焊缝的硬度和母材相当，热影响区的硬度值偏高，超过平均水平5％一lO％。结合海洋平台工作环境对低温韧性的高要求，推荐E凹O钢焊接工艺为150℃预热，200A焊接电流以及250℃／2h焊后热处理的规范。关键词：海洋平台；EQ70高强钢；焊接工艺；焊接性中图分类号：U671．8文献标识码：A0引言海上钻井及采油平台等海洋工程结构是人类开发利用海洋资源的重要的超大型焊接钢结构。海洋环境条件具有复杂性、随机性和多样性的特点。海洋平台要在波浪、海潮、风暴及寒冷流冰等严峻的海洋工作环境中，

3、支撑总质量超过数百吨的平台和钻井设备，保证远离陆地的操作人员的生存条件和安全，对设计和焊接制造要求非常苛刻。为了减轻海洋工程结构的质量，同时又增加结构整体的安全性，采用材料的强度级别也越来越高，材料厚度也不断增加。为了满足各种大厚度、高强度结构钢在新型海洋平台结构中的性能要求，促使焊接结构向高参满足海洋平台这种特殊钢结构的建造要求。新一代低合金高强钢的主要特点是超细晶粒、超洁净度、高均匀性，其强度和寿命比原同类钢种提高一倍。超细晶粒是指钢材晶粒尺寸达到0．1一lO斗m；超洁净度是指钢中s、P、O、N和H等杂质元素的含量降低到0．005％以下；高均匀性是指钢材的成分、组织和性能的高度

4、均匀，并强调了组织均匀的主导地位。新一代低合金高强钢主要通过冶金处理和各种强化途径来实现其强韧性，因而对焊接技术提出了更高的要求。本文针对海洋平台用EQ70高强钢，重点研究焊接工艺及焊后热处理对其焊接性的影响。1试验材料及方法数、大型化方向发展，各国都在大力开发具有良好的本文采用的60t咖厚EQ70钢的化学成分和力综合力学性能和加工工艺性能的新钢种，以期能够学性能分别见表1和表2。表1E凹O钢的化学成分(质量分数，％)I牌号碳C硅Si锰M“磷P硫S铝Al镍Ni铬Cr铜Cu铌Nb钒V钛Ti钼MolIEQ700．120．080．850．0100．0030．048O．740．240．01

5、60．040．005o．35I表2EQ70钢的力学性能屈服强度抗拉强度延伸率冲击功牌号(J，一40℃)／MPa／(％)／(Ave)EQ70690770一9401469本文采用的焊条为CONARC80，其焊条的化学收稿日期：20lO—07一12作者简介：虞晓棣(1960一)，男。高级工程师，主要从事焊接生产和焊接管理工作。成分、力学性能和冲击性能分别见表3、表4和表5。EQ70高强钢采用手工电弧焊焊接，焊接试样坡口为x型坡口，坡口角度为600。在装配焊接之前要先用酒精对坡口内的油污进行清洗，装配时间隙为2～4衄。采用对称焊接的方法进行焊接，保证试板的平直。为了研究预热温度、焊接电流和

6、焊后热处理对EQ70高强钢焊接性的影响，本文拟定的EQ70高强钢试验工艺参数见表6。江苏船舶第28卷表3CONARC踟的化学成分《％】IcSiMnPSCrNiMoNbCuVIo．060．471．540．018O．013O．062．30O．38O．0l0．Ol表4焊缝金属的力学性能l温度／℃屈服强度／MPa抗拉强度／MPa延伸影(％)I室温76482017表5焊缝金属的冲击性能l位置温度l／℃冲击值l／J温度2／℃冲击值2／JlAW一柏109—5087表6E凹0钢焊接工艺参数预热焊接事号电流焊后热处理焊接工艺／℃／Al150200热处理2502150200℃／2h热处理2503150

7、l加℃／2h热处理2501．焊接坡口采用机械加工的方4150160法进行加1=。℃／2h2．试板两面对称焊接，保证焊热处理250接试板的平整。580200ac／2h3．同一个焊接电流的试板，其680160焊接的道次和层次尽量一致。7室温160热处理2508室温160℃／2h9室温180对焊接后的试板进行取样，其中2个拉伸试样、6个冲击试样、2个侧弯试样。取样标准根据GB2649—89《焊接接头机械性能取样法》。2试验结果与分析不同焊接工艺条件下焊接接头的抗拉强度见表7