核电SA508_3钢焊接连续冷却转变曲线的分析(4)

高于国际焊接学会规定最大硬度350HV,说明SA508 3钢焊接热影响区存在淬硬倾向和裂纹敏感性,考虑焊前预热或焊后缓冷等措施,以适应生产实际需要.

当t8/5 20000s时,焊接热影响区为铁素体、珠光体和贝氏体组织,而且组织较为粗大,其硬度值小于母材220.4HV,易出现软化现象,且随着t8/5时间增长其硬度值就越小,软化程度就越严重,软化区宽度也就越大,为此需要在焊接时采用小热输入极限条件,以确保不至于出现软化现象.

当100s t8/5 12000s时,焊接热影响区发生的B,B+F及B+F+P三种组织转变,硬度均在220 4~350HV之间,说明SA508 3钢淬硬性和裂纹敏感性较低,但当组织为铁素体、羽毛状上贝氏体和珠光体时,冲击性能变差,为此严格控制t8/5冷却时间.3.3 预热温度的确定

由于SA508 3钢有多种合金元素,Mn,N,iMo,Cr等的含量都很高,所以焊接时易产生淬硬和冷裂纹,而且淬硬组织的存在给机械加工带来很大困难,并导致加工繁琐、成本提高.根据日本伊藤等人的冷裂敏感指数Pcm来计算预热温度T0为Pcm=C+(Mn+Cu+Cr)/20+Si/30+Ni/60+Mo/15+V/10+5B (%)(2)

T0=1440(Pcm+[H]/60+h/600)-392(3)式中:h为板厚度;[H]为扩散氢含量.

根据BH J607HR焊条的熔敷金属计算50mm厚的SA508 3钢的Pw=0.333%,预热温度T0为89 ,这与小铁研试验结果

[10]

3 SA508 3钢的冷裂敏感性评价

3.1 碳当量

钢的化学成分对焊接热影响区的淬硬及冷裂倾向有直接的影响,尤其碳是影响低合金钢裂纹敏感

性最显著的元素,因此常用碳当量来评估钢的裂纹敏感性.针对文中低合金高强度SA508钢,采用美国海军的碳当量公式

[9]

来评价其焊接优劣性,即

[C]c=C+(Mn+Si)/6+(Cr+Mo+V)/5+

(Ni+Cu)/15 (%)(1)计算结果为碳当量0.628%,钢材淬硬倾向较大,焊接热影响区容易产生冷裂纹,结合碳含量

0 18%,进行焊接性评价,SA508钢属于难焊接性钢,需要进行焊前预热处理.3.2 热影响区硬度

不同冷却时间t8/5和相应的热影响区试样硬度之间的变化曲线如图4所示.随着t8/5的逐渐增加或焊接热输入的增大,热影响区的维氏硬度逐渐降低.由图4可知,当t8/5 100s时,随着过冷度升高,马氏体转变量越多,对应的硬度值就越大,

且都

组别

相吻合,见表3.

表3 SA508 3钢的小铁研试验结果Table3 Y groovecrackingtestofSA508 3steel

试验条件

扩散氢含量

编表面裂纹断面裂纹

率(%)100100100101000000000000

率(%)10010010010010022384050000000

[H]/(mL 100g-1)号

1

焊条400 1h烘干室温焊接

2

3.04

3451

焊条400 1h烘干70 焊接

2

3.04

3451

焊条400 1h烘干100 焊接

2

3.04

345

图4 不同冷却时间t8/5下的显微硬度曲线Fig 4 Micro hardnessunderdifferentcoolingtmie

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