摘要：我国桥梁钢的发展水平已经逐渐完善成熟，尤其是自主研发的14MnNbq桥梁钢，由于加入了Nb元素，使其强度和韧性增大，并被用于芜湖长江大桥。本课题主要针对14MnNbq钢进行研究，分析其焊接接头组织性能。通过对八块采用两种焊接方法和多种焊接参数的14MnNbq桥梁钢进行金相分析，在电子显微镜下分析其金相照片，观察多道焊焊缝及热影响区。对14MnNbq桥梁钢采用布氏硬度试验，观察不同区域的硬度变化特点。实验结果表明14MnNbq桥梁钢为热轧钢，其组织主要为铁素体和珠光体，焊缝呈柱状晶，并且试样硬度保持在160HB至200HB之间，并且焊缝的硬度略大于母材。

关键词  桥梁钢  耐候性  热影响区  柱状晶

毕业设计说明书外文摘要

Title    14MnNbq bridge steel welded joint Analysis      

Abstract：China's bridge steel development level has gradually matured, especially the self-developed 14MnNbq bridge steel, due to the addition of Nb elements, so that its strength and toughness increased, and was used for the Yangtze River Bridge in Wuhu. This study is mainly for 14MnNbq steel research, analysis of its welded joint organizational properties. Through the metallographic preparation of 14MnNbq bridge steel under different welding parameters, the metallographic photographs were analyzed under the computer, and the welds and heat affected zones were observed. The Brinell hardness test of 14MnNbq bridge steel was used to observe the hardness change characteristics of different areas. The experimental results show that 14MnNbq bridge steel is hot rolled steel, mainly distributed ferrite and pearlite, the weld is columnar crystal, And the hardness of the sample is maintained between 160HB and 200HB, and the hardness is increasing from the base metal to the weld.

Keywords  Bridge steel  Weatherability  Heat affected area  Columnar crystals

目   次

1  引言 1

1.1  桥梁钢的发展历程 1

1.2  14MnNbq桥梁钢 3

2  实验仪器和实验材料 5

2.1  焊接设备 5

2.2  金相制备设备 5

2.3  焊接材料 7

3  焊接实验过程 9

3.1  14MnNbq桥梁钢规格 9

4  金相显微分析 18

4.1  对不同规格的14MnNbq钢进行金相制备18

4.2  金相分析18

4.3  总结分析27

5  硬度实验 28

结论  30

致谢  31

参考文献32

1 引言

  由于对跨海大桥的需求不断增加，如今在桥梁钢材方面，主要的研究目标集中于高性能桥梁钢上。要建造出具备足够强度以及能承受更多载荷和冲击的跨海大桥，在强度方面需要有很大的提升。与国外的桥梁钢相比，目前还不能具备较强的耐候性。当前在国内使用比较广泛的桥梁钢有16Mnq和14MnNbq两种，所以，对其在不同焊接参数下进行金相组织分析，可以掌握桥梁钢的性能规律，从而获得高性能的桥梁钢，对我国未来交通运输的发展具有良好的意义。

1.1 桥梁钢的发展历程

1.1.1 公路、铁路和跨海桥梁钢

桥梁用钢专门用在建设公铁和跨海大桥上，需要具备优良的焊接性能，并且还需足够的硬度和厚度来承载庞大的重量，桥梁用钢在钢材方面上可分为公铁两路和跨海大桥用钢。桥梁钢通常采用碱性平炉镇静钢，成功的研制出普通低合金钢如16Mnq、15MnVNq等栓焊桥梁用钢，并且要求具有良好的焊接性能和低的缺口敏感性。在国内随着经济发展， 已经架起了许许多多跨度大的跨海大桥，从早期通过采用前苏联的A3钢建造的武汉长江大桥，到后来南京长江大桥的竣工，标志着国内第一次完全自主建设大跨度的跨海大桥。再到后来的九江长江大桥，最后到芜湖长江大桥的建立，都标志着我国在铁路桥梁钢方面的一步步成长，随着逐个攻破早期的板厚问题和屈服强度问题，我国桥梁技术也慢慢成熟。对于公路桥梁钢来说，由于其受力方式与铁路桥梁相比有许多的不同之处，所以，公路桥梁钢一般采用Q345，Q370等桥梁钢，虽然也有采用Q420的，但由于屈服强度的增加，其板厚也不得不有所减少。这种钢板的板厚比较薄，需求比较大，其竞争优势只要体现在价格和钢厂资源等方面。而跨海大桥用钢主要是集中在管桩 钢和通航主桥的桥面护栏、桥梁钢和带肋钢筋。其中，管桩钢的钢材总量就达到了50%左右，主要采用的是Q345c，规格范围在16~25mm之中，大部分是热轧卷板，并且采 用螺旋焊管形式。而通航 主桥的钢材的材质主要是Q345D级别的，其规格在10~50mm之中，作为平板产品来使用。对于护栏用钢的钢材主要选择是Q345D或者Q390D，其规格在4~25mm之中。跨海大桥的建立不仅仅是交通运输的发展，大程度的缓解了一些重要交通枢纽的交通压力，为人们的出行方式增加了更多的选择，更是文化和经济的延伸，就像当年丝绸之路的建立，不但促进了各地的经济交流，还是我国综合实力上升的表现。就像国内的第一座跨海大桥-上海东海大桥使得上海人的活动范围扩展了30多公里，以及杭州湾大桥的建立，都是我国在跨海大桥方面的一步步突破和成长[1]。