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摘 要

Q345R钢是低合金高强度结构钢，具有良好的综合力学性能和工艺性能，特别适用于压力容器，是我国目前用途最广、用量最大的压力容器专用钢材。本文在阐述了球罐材料以及基本结构、粉芯焊丝的研究进展和存在问题的基础上，研究了48mm厚的Q345R使用粉芯焊丝自动仰焊工艺，以及焊接接头的力学性能。本文的研究内容和结论如下：

在48mm厚的Q345R使用粉芯焊丝自动仰焊的工艺研究中，采用MAG焊，坡口为X坡口，并且焊接电流的范围是140-170A，焊接电压的范围是23-26V，焊接速度在8-16cm/min，混合保护气体选用氩气加上二氧化碳并且比例为4:1，焊接后的热处理温度在600℃，得到的焊缝的力学性能和检测结果都符合标准要求。

所焊焊接接头的拉伸强度约为580MPa，180º弯曲试样内外表面无裂纹，经过金相分析，焊缝区中铁素体呈现针状分布在柱状晶晶界上，晶界布满了粒状贝氏体。 熔合区内有大量的粒状贝氏体、上贝氏体和针、块状铁素体。热影响区还略有带状珠光体痕迹，主要由较细晶粒的铁素体和少量细珠光体。

关键词： Q345R 粉芯焊丝 球罐 自动焊接

Study on Automatic Overhead Welding Process of Q345R with A Powder Cored Wire

ABSTRACT

Q345R steel, with good comprehensive mechanical properties and process performance, is a low alloy high strength structural steel and especially suitable for pressure vessel, which is the most widely used in China. On the base of analyzing the tank material, the basic structure, the welding progress of flux cored wire and problems, we study automatic overhead welding process of a 48mm thick Q345R with powder cored wire and mechanical properties of welded joints. The content and conclusions of this paper are as follows:

In the powder cored wire automatic overhead welding technology of Q345R with a thickness of 48mm, MAG welding and X groove were used. The welding current range is 140-170A, welding voltage 23-26V, welding speed at 8-16cm/min, mixed protective gas including argon and carbon dioxide with a ratio of 4:1, and post weld heat treatment temperature is at 600℃, the weld mechanical properties and test results meet the requirement of standard requirements.

The tensile strength of welding joint is about 580MPa. There are no cracks on the inner and the outer surfaces of the specimen with a 180 degrees bending. Through metallographic analysis, ferrite presents needle-like distribution in the columnar crystal of weld zone, grain boundary was full of granular bainite. A lot of granular bainite, upper bainite, and needle or massive ferrite are in the fusion zone. Band pearlite is slightly on heat affected zone, which is mainly made of the finer granular ferrite and a small amount of fine pearlite.

Key word: Q345R; Powder cored wire; Sphere; Automatic welding

目 录

摘要 1

ABSTRACT 1

第一章 绪 论 5

1.1 课题的研究背景及意义 5

1.2 Q345R的焊接性分析 1

1.2.1Q345R碳当量的计算 1

1.2.2焊接冷裂纹 2

1.2.3焊接热裂纹 2

1.2.4焊接气孔 2

1.2.5焊缝夹渣 2

1.3 粉芯焊丝的研究进程以及优点 3

1.3.1粉芯焊丝的研究进程 3

1.3.2粉芯焊丝的优点 3

1.4 本课题的研究内容及其方法 6

第二章 Q345R在球罐中的运用 8

2.1球罐的基本知识 8

2.2确定球罐中的焊接方法以及焊接参数 8

2.2.1南京工程公司的产品 8

2.2.2确定焊接方法和焊接设备 9

2.2.3确定保护气体的成分 10

2.2.4确定坡口形状 14

2.3进行焊接工作 14

第三章 焊后检验 18

3.1焊接检验方法 18

3.2具体的检验分析 18

3.2.1 目测检查 18

3.2.2 射线检查 18

3.2.3超声波检查 19

3.2.4 拉伸试验 20

3.2.5弯曲试验 22

3.2.6焊接接头的金相分析 23

第四章 结论 27

参考文献 28

致 谢 30

第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景及意义

压力容器用钢通常用来制造冶金化工行业的球罐、液气储罐和各种压力容器。并且是是厚板钢中一大类专用附加值产品，压力容器用钢的要求有足够高的强度、良好的韧性和优良的焊接性，以及较高的耐腐蚀性能^[1] 。特别是这几年来压力容器的飞速发展以及更加专业用途，对压力容器提出了新的挑战和要求。由于压力容器用刚是制作球罐，储罐和压力容器的必须材料，所以其质量的优劣是保证压力容器能否安全运行的关键因素。本课题使用Q345R低合金钢，由于Q345R具有良好的综合力学性能、工艺性能以及经济实用性。

Q345R是珠光体低合金高强度结构钢，Q表示 “屈”字也就是指该材料的屈服强度，R表示“容”字也就是常说的压力容器，345表示该低合金钢的屈服点值是345MPa。Q345R钢是一种含有锰和硅的低合金钢，虽然从表1.1中看出其锰元素的含量在1.2-1.6中浮动，虽然比起低碳钢Q235增加了1％左右的含锰量，但是带来的效益确实使其屈服点增加了近50％，所以其性能很优越。

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