焊接热输入对P91钢焊接修复微观组织及性能的影响

为进一步揭示补焊热输入对补焊接头焊缝区微观组织与性能的影响规律,本文通过微观组织表征、显微硬度测试、拉伸实验和冲击实验等方法,对比研究了焊接热输入对P91钢焊接接头焊接缺陷、微观组织和力学性能的影响。结果表明,热输入为10kJ/cm时,补焊区焊缝金属中树枝晶呈平行状;热输入增加到15kJ/cm时,补焊区焊缝组织呈现出交叉互锁的燕尾搭接状形态;而热输入进一步增加到20kJ/cm时,补焊区的焊缝组织以平行状树枝晶为主和少量的交叉互锁的燕尾搭接状树枝晶组成。补焊区的析出相主要由NbC、Cr_(23)C6和Fe_(2)Nb(Laves相)组成,且随着热输入的增加,析出相熟化长大。力学性能分析表明,补焊区焊缝金属的强度和冲击韧性随热输入的增加均呈现出先增加后降低的变化趋势。热输入为15kJ/cm时,补焊区焊缝金属的枝晶形态和析出物形态所导致的“协同效应”使得显微裂纹形核、发育、扩展所需的能量阈值有所不同,进而补焊区的焊缝金属可以保持相对较高的韧性,因此热输入为15kJ/cm时,补焊区焊缝组织的强韧匹配最优。而3种热输入下的补焊区的焊接热影响区由于晶粒粗大以及补焊过程中的高拘束应力使得该区域的冲击韧性最差。

焊缝填充量对15Cr2Mo1耐热钢焊接修复性能的影响

【目的】15Cr2Mo1钢属于珠光体耐热钢,在电力和石化等领域应用广泛。但是在长期的使用过程中经常会出现某些区域的裂纹等问题。而补焊工艺具有操作难度不高、代价低和复原能力好等优点。该文旨在揭示焊接修补填充量对焊接接头性能的影响。【方法】采用镍基合金焊条对15Cr2Mo1耐热钢进行不同结构类型和不同坡口类型的补焊试验。【结果】研究结果表明,坡口深度为6.5 mm,13 mm和19.5 mm时,补焊接头的补焊区各焊道布置合理且接头各区域均不存在明显缺陷;3种填充量下的补焊区焊缝组织均为奥氏体组织,晶内析出物呈颗粒状;在原始焊缝区和补焊区之间的熔合区发现有宽度约为15μm过渡层,线扫结果表明,大量奥氏体化元素Ni,Cr,Mn进入该区域,使得该区域的淬硬倾向增加。【结论】3种填充量下的补焊接头均能保持较好的强韧匹配。

台阶搭接铝合金接头应力分布的数值分析

用弹塑性有限元法研究了被粘物上台阶高度和长度对铝合金单搭接接头胶层中应力分布的影响。结果表明,被粘物自由端内侧的台阶使搭接区接头端部处的应力峰值显著下降,应力向搭接区中部转移;胶层中应力峰值大体上随着台阶高度的增大而降低,随台阶长度的增大而向中部转移;当台阶高度为0.5 mm而台阶长度为4.5 mm时,接头上胶层中应力分布较好。

奥氏体不锈钢管窄间隙焊接残余应力分布及径厚比影响研究

采用轮廓法试验测试和有限元数值模拟研究φ273 mm×28 mm的316L奥氏体不锈钢管窄间隙多道焊接残余应力的分布特征,并基于数值模拟研究了不同径厚比对管环焊缝残余应力的影响规律。结果表明:计算得到的环向应力和轮廓法测试结果在焊缝内部的分布趋势相近;焊缝区环向应力和轴向应力沿厚度方向呈现“弯曲型”分布特征,即内壁附近的焊缝及邻近区域为压缩应力,外壁区域为拉伸应力。厚度不变的情况下,随着径厚比R/t增大,焊缝区域的环向拉伸应力区略增大,压缩应力区减小;而内壁附近的轴向压应力值减小,外壁附近的轴向拉应力值也减小,沿厚度方向的轴向应力向“自平衡”应力状态转变。

弹性模量对铝胶焊搭接接头应力分布的影响

运用利用弹塑性有限元方法,研究了胶粘剂弹性模量对铝合金胶焊搭接接头上工作应力分布的影响。研究结果表明:随着胶粘剂弹性模量的增加,胶焊搭接区焊点中心线上的应力分布趋于均匀,胶层-焊点边缘处的峰值应力降低,但靠近搭接区端部胶层中的各应力峰值增大;距胶层中心线0.15mm的面上与焊点中心相对应点的峰值应力随弹性模量提高而下降。为提高胶焊接头承载能力,建议采用弹性模量适中的胶粘剂。

胶层吸湿对单搭接接头影响的数值模拟

在建立胶粘剂吸湿本构模型的基础上,用弹塑性有限元法研究了聚丙烯酸酯胶层吸湿程度对单搭接接头上胶层中应力分布的影响。结果表明:随着胶层吸湿程度增加,单搭接接头上胶瘤处的峰值应力显著降低。对水分从搭接区两侧渗入胶层的总宽度变化时胶层中的应力分布作了研究,发现随渗入总宽度的增加,胶层中的等效应力Seqv峰值下降。因水分渗入后引起胶层溶胀,在胶瘤过渡到中间胶层的拐角处会产生严重变形,可能导致该处发生脱粘。

固化工艺对胶接接头冲击性能的影响

研究了固化温度、时间等固化工艺参数对结构钢/环氧胶接接头冲击韧度的影响。结果表明,固化温度从60℃增加到120℃时,冲击韧度值变化显著:当固化时间为1 h时,结构钢胶接接头的冲击韧度先随固化温度的提高而有所上升,在90℃时达到最大值,其后随温升而降低;当固化时间为2 h时,随固化温度提高冲击韧度出现两个峰值。研究还发现,在研究所采取的工艺条件下,被粘物的待胶接表面经粗细不同的砂纸打磨处理后,冲击性能有一定差异,粗砂纸打磨引起接头冲击韧度实验结果的离散度增大。

铝胶焊双搭接接头上应力分布的数值分析

用弹塑性有限元法研究了胶粘剂弹性模量和焊点相对位置对铝胶焊双搭接接头胶层中应力分布的影响.结果表明,胶粘剂弹性模量对铝胶焊双搭接接头胶层中部和界面附近的应力分布的影响较为显著,采用低弹性模量胶粘剂使得焊点的承载作用突出;采用高弹性模量胶粘剂时,胶层所承担载荷增加.焊点中心位置对铝胶焊双搭接接头胶层中部的应力分布有一定影响,随焊点中心向搭接区左侧移动,铝胶焊双搭接接头胶层中部的应力峰值逐渐增大,等效应力由焊点中心与搭接区中心重合时的55.2MPa增大到焊点中心距搭接区中心7 mm时的77.4 MPa,增幅达40.2%.因此采用低弹性模量胶粘剂和使焊点中心与搭接区中心重合可以有效提高接头的承载能力.

变电站构架水泥杆钢圈对接焊缝无损检测及应力分析

对某220kV变电站构架改造工程中水泥杆钢圈对接焊缝在抽检中所暴露出来的质量问题进行了分析,并对GB50233—2005《110～500kV架空送电线路施工及验收规范》中对焊接接头的质量要求进行了讨论,并就如何保证焊接质量,给相关的设计、施工以及监理单位等提出了一点建议。

冲击速率对胶层中应力-应变影响的数值分析

用弹塑性有限元法,对冲击载荷下铝合金/环氧胶接接头胶层中的应力应变情况进行了三维有限元数值分析。结果表明:当加载速率取定为0.3~0.7m/s时,随着冲击速率增大,胶层中最高应力所在点的等效应力Seqv从20.2MPa提高到55.6MPa,胶层中发生了弹塑性变形,在撞击结束后,胶层中最大应力又快速下降,且发生粘弹性响应:在冲击载荷的作用下,应力波从接触点处开始传播,当脱离接触后,应力波向后部传播并迅速减小,即胶粘剂本体的卸载扰动产生了反向加载波,与外载波的作用相互抵消;当取定加载速率为3~7m/s时,胶层中最高应力所在点的正应力Sx仅在62.7MPa至64.1MPa之间变动,故取定冲击速率为3.4m/s对于胶接接头的冲击性能测试是较为适宜的。

变电构柱钢圈对接焊缝无损检测及应力分析

通过对某220 kV变电站构架水泥杆钢圈对接焊缝进行的X射线检测以及结构应力分析,经随机抽检焊缝均不合格,存在严重的未焊透、未溶合等焊接缺陷;有限元分析计算结果显示在外部载荷以及焊接残余应力的综合影响下对接焊缝承受较大应力,随着钢圈厚度减小,等效应力越大。若焊缝存在未融合或未焊透等缺陷易形成裂纹源,在综合应力的作用下裂纹扩展而造成设备失效,将严重影响电网的安全运行。在检测、分析、计算的基础上对GB 50233-2005《110～500 kV架空送电线路施工及验收规范》中对焊接接头质量的要求进行讨论,最后对相关的设计、施工、监理等各环节给出建议。

NiCrFe合金补焊15Cr2Mo1耐热钢焊缝组织与力学性能

针对15Cr2Mo1耐热钢焊缝服役过程中易出现表面裂纹的问题,采用与该钢种使用场景相似的NiCrFe合金对预制不同坡口深度来模拟裂纹深度的焊缝进行补焊。通过补焊焊缝组织及性能表征,验证补焊修复工艺的适用性。结果表明:不同深度裂纹补焊后均成型良好且无明显缺陷,焊缝金属均由奥氏体胞状树枝晶及第二相析出物组成,熔合区附近存在少量共晶铁素体,但Ⅱ型边界与熔化边界间的白亮条带中不存在铁素体。补焊填充量的增加主要使接头的屈服强度降低,尤其坡口深度由6.5 mm增加至13 mm时,室温及高温屈服强度均大幅度降低15%左右,此后降低趋势减缓。填充量增加使熔合线及熔合线外2 mm区域冲击韧性提高,而全焊缝硬度随填充量增大呈现先减小后增大的特点,这与补焊缝所受的拘束作用、合金元素偏析形成析出相增多有关。

某输电线路在役铝导线运行状况分析

某110kV输电线路采用LGJ240／40型钢芯铝绞线。该导线由26根直径为3．42mm的LY9型铝线和7根直径为2．66mm的A级强度镀锌钢线组成，迄今已运行27a。

输电铁塔塔基腐蚀原因分析

对某供电公司220kV拉线门型直线塔塔基腐蚀情况进行了超声波测厚检测、金相组织检测,以分析塔基腐蚀原因,认为:塔基锈蚀的主要原因是排涝不及时,金属构件长期浸入水中。采用有限元应力简化计算的方法,对比分析了塔基结构的应力集中变化情况,并为铁塔塔基加固提供合理建议。

600MW超临界电站锅炉末级过热器管爆裂失效分析

通过宏观检验、室温拉伸试验、金相检验、硬度试验等方法对某600 MW超临界电站锅炉末级过热器管发生爆裂的原因进行了分析。结果表明:该爆裂管经历过长期超温运行,组织老化严重,产生蠕变孔洞并连接形成裂纹,最终导致其在最薄弱的弯头外弧面处发生爆裂。

超声冲击处理对不同强度等级钢焊接残余应力的影响

采用超声冲击处理Q390B和EQ70两种强度等级的多道焊试板,通过小孔法和X射线衍射法测试试板表面残余应力,采用轮廓法测试试板内部残余应力,对比试板焊态应力及超声冲击处理态应力。研究发现:超声冲击处理使两种强度等级试板焊缝表面残余应力由焊态拉伸应力全部转变为压缩应力,纵向应力下降幅度为800MPa左右,横向应力下降幅值约为400MPa~600MPa;超声冲击处理造成的表面压应力深度达2mm~3mm,对焊接应力的影响深度可以达到5mm~8mm;超声冲击处理对两种材料的表面应力有明显的调控作用,都可以使表面应力幅值出现大幅下降;超声冲击处理对超过5mm~8mm深度的焊接应力影响不大。

超超临界机组汽水管道支吊架检验与调整

介绍了超超临界机组管道支吊架检验与调整过程,并对支吊架失效原因和形式进行了分析。建议各电厂应结合管道支吊架实际情况,采取相应有效合理的措施对状态异常的支吊架进行调整,可以避免因管道支吊架状态异常造成管系或设备端口局部推力过大给机组运行带来的安全隐患,确保机组安全稳定运行。

超声冲击处理对P265GH厚板焊接残余应力的影响

为研究超声冲击(UIT)对P265GH钢厚板焊接接头残余应力的影响,制备50 mm厚对接焊试样,采用X射线衍射法(XRD)测试焊接接头经超声冲击前后的表层及沿深度残余应力分布。结果表明:经过超声冲击后,冲击区的表面拉伸焊态残余应力全部转变为压缩应力,其峰值达到熔敷金属的室温屈服强度;超声冲击对横向、纵向残余应力深度和幅值的结果基本一致,对冲击区外的原始残余应力影响不显著;超声冲击后的纵向压应力深度达到(1.9~2.5)mm,横向约为3.3 mm,且横向和纵向压缩应力峰值达到熔敷金属的屈服强度,在距表面约为0.8 mm处。

某发电厂翻车机重调机大臂裂纹原因分析

通过宏观检查、化学成分分析、金相组织检验和结构有限元模拟计算,对某发电厂翻车机重调机大臂裂纹产生的原因进行了分析。结果表明:由于原部件中存在较多的夹杂物破坏了金属材料的连续性,严重削弱了金属的塑性和强度。因焊接和结构特点,出现应力分布不均匀且明显的局部应力集中现象。大臂在服役过程中,在薄弱部位产生裂纹,并加速裂纹的扩展,最终导致部件失效。

多次切割轮廓法测试局部补焊厚板内部残余应力分布

局部修补焊缝的应力分布呈现三维特征,需要进行内部应力测试才能全面反映局部补焊对焊接残余应力的影响。采用多次切割轮廓法测试50mm厚局部补焊试板的内部应力分布,获得原始焊缝位置的纵向应力、补焊位置的纵向应力以及原始焊缝中心位置的横向应力分布;分析补焊焊接对纵向焊接应力的影响;研究了试板中截面位置横向切割后造成的应力释放程度。结果表明,多次切割轮廓法可获得试样不同位置的横向和纵向应力分布全貌;局部补焊造成补焊焊缝内的纵向应力幅值增加,峰值应力相对原始焊缝增加30%;由于局部补焊焊缝的热处理作用,其上部区域的纵向应力降低,峰值应力相对原始焊缝降低幅度达到60%;垂直焊缝方向平行切割测试两位置的纵向应力时,两切割面的距离大于2倍厚度,第一次切割对第二次切割面上的应力状态影响较小。多次切割轮廓法为研究厚板内部应力局部补焊前后的变化提供了经济高效的测试手段。