Page 37 - 理化检验-物理分册2025年第一期
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                 试验与研究                                                              DOI:10.11973/lhjy-wl230346



                柔性砂带磨削 Q370R 钢焊接接头组织结构与应力状态



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                                   任绪凯 ，杜锡勇 ，余焕伟 ，陈仙凤 ，宋剑华 ，王国彪                          1
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                              （1.天津大学 机械工程学院，天津 300073；2.绍兴市特种设备检测院，绍兴 312071；

                                       3.绍兴市特种设备智能检测与评价重点实验室， 绍兴 312071）
                      摘  要：采用X射线衍射技术、衍射线形分析方法及应力测定方法分析了柔性砂带磨削对Q370R
                  钢焊接接头组织结构特征和应力状态的影响，并与焊接态、焊接热处理态Q370R钢焊接接头试样进
                  行对比。结果表明：热处理可以有效消除焊接残余拉应力，但对组织结构无显著影响；采用柔性砂
                  带磨削加工去除焊缝余量时，接头表层形成了约140 μm厚的塑性变形层；变形层组织由25 μm厚的
                  拉应力层及115 μm厚的压应力层组成， 其纳米至微米级晶畴尺寸及微观应变均呈梯度分布。
                      关键词： Q370R钢；焊接接头；砂带磨削；组织结构；残余拉应力；晶畴
                      中图分类号：TB31；TG115.2      文献标志码：A    文章编号：1001-4012(2025)01-0025-05

                          Microstructure and stress state of Q370R steel welded joint by
                                             flexible abrasive belt grinding

                         REN Xukai , DU Xiyong , YU Huanwei , CHEN Xianfeng , SONG Jianhua , WANG Guobiao 1
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              (1. School of Mechanical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300073, China; 2. Shaoxing Special Equipment Testing Institute,
                      Shaoxing 312071, China; 3. Shaoxing Key Laboratory of Special Equipment Intelligent Testing and Evaluation,
                                                     Shaoxing 312071, China)
                       Abstract: The effects of flexible abrasive belt grinding on the microstructure and stress state of Q370R steel
                  welded joints were analyzed by X-ray diffraction technology, diffraction line analysis method and stress measurement
                  method, and compared with the welded and heat treated Q370R steel welded joint samples. The results show that
                  heat treatment could effectively eliminate the welding residual tensile stress, but had no significant effect on the
                  microstructure. When the weld allowance was removed by flexible abrasive belt grinding, a plastic deformation layer
                  with a thickness of about 140 μm was formed on the surface of the joint. The microstructure of the deformed layer was
                  composed of a tensile stress layer with a thickness of 25 μm and a compressive stress layer with a thickness of 115 μm.
                  The nano-to-micron domain size and micro-strain were distributed in a gradient manner.
                       Keywords: Q370R steel; welded joint; abrasive belt grinding; organizational structure; residual tensile stress;
                  crystal domain

                  在石油、化工、冶金等工业领域，大容量钢制焊                         组对成形的，材料为中低压力容器钢板，如正火态
              接球形储罐具有承压高、耗材少、基础工程简单等优                           Q370R钢板，该材料具有强韧性匹配好、板厚效应
              点，是盛装高压气体或高纯度液化气体的首选金属                            低、焊接性能良好等优点。金属球壳板主要通过焊
              装置。然而，作为承装易燃易爆介质的关键装备，球                           接连接形成完整的球形罐体，焊接施工一般采用焊
              罐泄漏不仅会造成重大的经济损失，还可能引起严                            条电弧焊。由于焊缝是球形罐体的薄弱区域，且分
              重的环境污染问题，甚至造成人员伤亡。大型球罐                            布广泛，在球罐承压服役条件下，严格控制焊接接头
              合格的加工制造工艺及材料质量是保障其安全高效                            的质量和性能是延长球罐装置服役寿命的关键。
              运转的关键因素。通常，球罐是由金属球壳板拼装                                 焊后冷裂纹是 Q370R 钢接头发生脆性开
                                                                裂的主要原因。裂纹产生的原因                    [1-3]  主要包括：

                 收稿日期：2023-12-04
                                                                ① 焊缝和热影响区的淬火倾向严重，形成淬火组织，
                 作者简介：任绪凯（1991-） ，男，博士，主要研究方向为特种设
              备压力容器先进制造与金属材料表面工程，renxukai@126.com               导致焊接接头脆化；② 焊接接头含氢量较高，在焊
                                                                                                           25
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