新型超低碳含铌耐候钢焊接接头组织性能及腐蚀行为的研究

Studies have shown that the microstructure of ULCB weathering steel is helpful to improve its corrosion resistance. From the point of the chemical composition of ULCB steel development, Nb and B is the basic of ULCB steel alloying elements. Nb is critical in terms of reducing carbon equivalent, but in welding Nb may bring some adverse effect. During the welding process，welded area produces tensile stress and heat input cause inhomogeneity of the structure and the capability,all this Lead to joint parts corrosion is serious in the use of a certain period of time. This project research the relationship between Nb and weathering steel HAZ metal phase transition behavior , Explore the effect of Nb content on the feature of organization performance of welding joint and internal mechanism. The effect of annealing after welding on strength, hardness and toughness of welded joint, crack resistance and corrosion resistance will be studied.Research on the strong toughness, crack resistance, mechanism of crack formation and propagation, mechanism of corrosion behavior of welding joint after corrosion in specific simulation conditions. This study provide theoretical and experimental basis for industrial development and application.

研究表明ULCB耐候钢的组织形式有利于提高其耐蚀性能。从ULCB钢的化学成分发展来看，Nb和B是ULCB钢的基本合金元素。Nb在降低碳当量方面很关键，但是在焊接中Nb可能会带来一些不利的作用。ULCB耐候钢熔化焊焊接过程中焊缝区域会产生拉应力，再加上接头各区的成分和组织的不均匀性以及应力集中等因素的影响，使得接头的耐蚀性往往低于母材，导致焊接结构在使用一定时间以后接头部位腐蚀严重，影响了结构的整体安全性。本项目研究Nb与耐候钢接头热影响区金属相变行为之间的关系，探索 Nb含量对焊接接头各特征区的组织性能影响的规律与内在机制，研究含铌耐候钢焊接HAZ的组织变化特点，焊后去应力退火对焊接接头的强度、硬度、韧性、抗裂性、耐蚀性的影响规律，研究特定模拟条件下腐蚀以后的焊接接头的强韧性、抗裂性，裂纹形成与扩展机理，腐蚀行为机理，为工业开发与应用提供理论与实验依据。

新型低碳贝氏体型超高强海洋平台用钢, 需要采用纯净化冶炼技术，低碳、微合金化成分设计和TMCP+QT工艺生产。 在再制造过程中，焊接热循环的影响会使焊接接头组织性能变复杂而异于母材。通过研究影响焊接接头组织性能的各种因素，掌握影响机理与规律，进而精细控制显微组织，可以获得综合性能优良的焊接接头，从而保证整体结构的使用寿命。.本项目进行了低碳贝氏体耐候钢实验室制备，现场轧制获得性能良好的厚规格低碳贝氏体 E550海洋平台钢，研究了控轧工艺、微量元素Nb含量、回火温度对钢材组织性能的影响；建立了E550钢的焊接热影响区连续冷却转变曲线（SH-CCT曲线）；通过热模拟和实焊实验研究了不同峰值温度、不同热输入量条件、不同焊接道次以及焊后热处理对焊接热影响区组织性能的影响规律。.研究主要发现有：1）随Nb含量增加，低碳贝氏体钢的屈服强度和抗拉强度都有所增加，延伸率略有下降，钢在轧态的冲击韧性值都比较低；同种成分钢，采用两阶段控轧控冷时的屈服强度和抗拉强度都比采用一阶段高温大压下轧制时有明显提高，但延伸率要低。2）试验钢轧后调质处理以在900℃淬火+630℃回火处理后的综合力学性能更优。3）对实验低碳贝氏体E550钢，焊后冷却速度在2℃/s 到20℃/s的温度范围内可获得完全贝氏体组织，硬度随冷却速度增加而增加，最大硬度为HV10 323。4）一次热循环时，峰值温度在750℃和1320℃的试样的冲击韧性最差，在950℃时的冲击韧性和硬度都高；t8/5 超过60s后的试样的冲击韧性大幅降低，焊接粗晶区（CGHAZ）组织以粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体为主；CGHAZ区经历二次热循环，Tp2在750℃时，临界粗晶区（ICCGHAZ）呈“项链”状结构，沿原奥氏体晶界处形成尺寸较大的M-A组元，此处的硬度高，韧性最差；（ICCGHAZ）热处理后M-A组元分解，在610℃热处理后硬度最低。5）E550钢厚板采用不对称K型坡口对接接头， 热输入量15KJ/cm埋弧焊焊接，焊后热处理温度580℃回火，可获得综合力学性能优的焊接接头。.本项目的研究成果为工业开发与应用提供了理论与实验依据。