TP304/Q235不锈钢复合钢板焊接组织性能研究

采用焊条电弧焊以及埋弧焊工艺对TP304/Q235复合钢板进行焊接试验,研究了焊接接头的显微组织、合金元素分布、力学性能和显微硬度。试验结果表明:复合钢板复层TP304焊缝和基层Q235焊缝的显微组织分别为奥氏体+铁素体(伴有魏氏组织)和铁素体+珠光体。复层TP304母材侧合金元素Cr、Ni的质量分数低于复层焊缝侧,随着距离复层母材位置的增加,Cr、Ni的质量分数表现出了缓慢上升的趋向,整体呈阶梯状分布。复合板接头抗拉强度处于TP304母材和Q235母材之间,且断裂位置为母材处。复层TP304侧焊接接头和基层Q235侧焊接接头的显微硬度分布趋势相似,表现为热影响区和焊缝金属的硬度值高于母材,且峰值都出现在热影响区内,分别为265 HV左右和440 HV左右。综上所述,在本次试验研究条件下,所得到的TP304/Q235复合钢板组织性能优越,保证了接头质量,为不锈钢复合钢板在化工生产和石油管道等领域的应用积累了经验。

蒸汽发生器异种钢焊接接头疲劳裂纹扩展研究

钠冷快堆是我国发展第4代先进核能系统的主力堆型,蒸汽发生器是钠冷快堆重要部件.为了保证蒸汽发生器的安全性和可靠性,对异种钢焊接接头进行疲劳裂纹扩展行为研究.异种钢焊接接头共有6个不同微区,分别为F22母材、F22侧热影响区、隔离层、堆焊层、对接焊缝及316H母材.对异种钢焊接接头进行硬度测试、显微组织观察、疲劳裂纹扩展试验,利用光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)进行微观组织观察.F22母材组织主要为铁素体、珠光体和贝氏体,F22侧热影响区组织主要为铁素体和珠光体,隔离层、堆焊层、对接焊缝主要组织为奥氏体和δ铁素体,316H母材组织主要为奥氏体.F22母材的显微硬度最小,隔离层显微硬度最大,堆焊层、对接焊缝、316H母材的显微硬度逐渐下降,F22侧热影响区显微硬度变化较大.在低ΔK时,F22母材的疲劳裂纹扩展速率最快,隔离层、堆焊层、对接焊缝、316H母材的疲劳裂纹扩展速率逐渐变缓,随着ΔK的增加,隔离层的疲劳裂纹扩展速率变化最快,这是因为隔离层裂纹逐渐向F22母材侧偏转,使得其抵抗疲劳裂纹扩展能力逐渐降低.δ铁素体会影响隔离层、堆焊层、对接焊缝的抗疲劳裂纹扩展能力.F22母材和F22侧热影响区的疲劳裂纹断口撕裂最严重,隔离层、堆焊层、对接焊缝的断口平坦度逐渐增加,316H母材的疲劳裂纹断口形貌最平坦,与抗疲劳性能相对应.

焊前热处理对J55钢自动TIG焊接头组织性能的影响

目的针对J55钢焊接性较差、接头热影响区(HAZ)易出现脆硬马氏体组织等问题,在焊前对J55钢母材进行热处理,研究其焊接接头。方法在焊前对J55钢母材进行了760℃与880℃的热处理,采用TIG焊方法进行了焊接,研究了热处理前后TIG焊对接头显微组织和力学性能的影响。结果经焊前760℃热处理后,母材中的珠光体(P)含量显著减少并且发生细化,焊后接头HAZ组织转变为晶界铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)和P;经焊前880℃热处理后,母材的显微组织主要为多边形铁素体(PF)和AF,在焊后接头的HAZ中形成了PF、贝氏体(B)和M-A组元。2种热处理接头焊缝区(WZ)的盖面层组织为GBF和AF,靠近和远离盖面层的打底层组织主要为PF和P;未热处理接头HAZ组织为PF、B和马氏体(M)。与2种热处理接头相比,未热处理接头的显微硬度居中,抗拉强度最高,延伸率最低,拉伸断裂位于熔合线与HAZ之间,断口呈脆性断裂特征。与760℃热处理相比,经880℃热处理的焊接接头HAZ显微硬度最高值达523HV,为760℃热处理的2.2倍,接头抗拉强度提高了2.2%,但延伸率降低了7.6%。2种热处理接头拉伸后均断裂在母材,断口均呈韧性断裂特征。结论先在焊前对J55钢母材进行热处理再采用TIG焊进行焊接,可获得力学性能优异的焊接接头,在焊前760℃热处理的条件下,得到的接头力学性能最优。

水轮发电机组导轴承瓦堆焊制造工艺及性能研究

在大型水轮发电机组中,导轴承装置是最重要的组成部分之一,直接影响水轮发电机组的可靠运行。导轴承瓦传统上多为双金属(钢和巴氏合金)铸造工艺制造,传统铸造方法生产的巴氏合金瓦在机组运行中,经常出现轴瓦表面产生划痕、裂纹、巴氏合金轴瓦与轴瓦壳体(钢基体)发生剥离等情况,机组被迫停机修复,造成的经济损失巨大。为此,开展了水轮发电机组用推力轴承瓦部件熔化沉积制造工艺的研究和攻关工作,通过堆焊技术在水轮发电机导轴承瓦制造上的应用,产品质量和性能大幅提升。

Si元素对800 MPa级HSLA钢焊材熔敷金属组织及韧性的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、电子背散射衍射(EBSD)等试验,分析了不同Si元素含量(质量分数,%)对800 MPa级低合金高强(HSLA)钢焊材熔敷金属组织特征及韧性的影响.结果表明,当Si元素含量从0.45%增加到0.66%时,熔敷金属(0.035C-0.45Si-1.47Mn-2.56Ni-0.68Cr-0.62Mo)的屈服强度从850 MPa增大到895 MPa,抗拉强度从917 MPa增大到954 MPa,−50℃冲击吸收能量从115 J降低到73 J;当Si元素含量为0.45%时,熔敷金属显微组织主要由板条贝氏体及部分粒状贝氏体和板条马氏体组成,各组织间呈相互交织状分布;而当Si元素含量增大到0.66%时,组织主要由细长条状的板条马氏体及部分板条贝氏体组成;随着Si元素含量增大,组织长宽比明显增大,且组织之间趋于平行分布.熔敷金属由γ(奥氏体)→贝氏体/马氏体混合组织转变时的相变温度随着Si元素含量增加而降低,随着Si含量增大,熔敷金属板条和板条块亚结构由交织的短条状向平行的细长条状转变,板条束亚结构尺寸明显变大,板条束亚结构尺寸增加使熔敷金属的大角度晶界占比降低,熔敷金属的冲击韧性降低.

焊接速度对Q&P980钢搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

通过搅拌摩擦焊接对Q&P980钢进行焊接,固定转速为400 r·min^(-1),焊接速度分别为50 mm·min^(-1)(低焊速)和600 mm·min^(-1)(高焊速),采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、显微硬度和拉伸性能测试等手段对焊接接头的微观组织和力学性能进行了表征,研究了焊接速度对接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:相较母材,接头整体残余奥氏体含量降低,搅拌区晶粒明显细化和均匀化,有大量马氏体生成;热影响区晶粒略微粗大,显微硬度降低。与低焊速接头相比,高焊速接头峰值温度降低,材料流动范围较窄,热力耦合作用减弱;热影响区宏观尺寸减小,残余奥氏体含量增加,显微硬度提高,接头具有更好的变形协调性,接头抗拉强度和伸长率分别从1074 MPa、6.0%提高至1268 MPa、15.3%。

利用电化学和显色检测法分级评估316L不锈钢钝化膜完整性

针对核电和航天工程不锈钢设备服役在高温高盐海洋环境中钝化和损伤的质检评估,提出显色检测图像分析钝化膜完整性分级的方法。以不同钝化及其损伤状态的316L不锈钢为研究对象,通过显色检测的红色色度图像分析与电化学腐蚀行为检测,建立显色色度与耐蚀性的关系,并获得分级范围。结果表明,显色色度随钝化膜损伤程度增加而增大,随自钝化时间的延长而减小;二次局部损伤在直方图中具有双峰特征;色度百分比和面积百分比呈现双对数线性二阶段特征;动电位极化和阻抗表明,点蚀电位和界面反应阻抗随损伤程度的增加而减小;耐蚀性随显色色度的增加而下降;最终获得了316L不锈钢钝化膜完整性的三个色度等级范围。这可为不锈钢钝化膜质检分级评估提供理论基础。

Cu和Ni中间层对铝/钢异种金属搅拌摩擦搭接焊接头界面微观组织及剪切性能的影响

采用搅拌摩擦搭接焊(FSLW)对添加Cu和Ni中间层的6061-T6铝合金和QP1180钢进行焊接,研究接头微观组织及力学性能。结果表明, FSLW可以成功制备出成形性良好的Al-Cu-Fe及Al-Ni-Fe接头, Cu粉和Ni粉均与基体结合良好。Cu粉阻隔了Al-Fe之间的元素扩散,接头金属间化合物(IMCs)种类为Al Cu和Al_(3)Cu_(2),无Al-Fe IMCs生成;Ni粉无法完全阻隔Al-Fe之间的反应, IMCs种类为Al_(3)Ni_(2)和Al Fe_(3)。Al-Ni-Fe接头中产生的IMCs与基体之间的平均错配度低于Al-Cu-Fe接头中IMCs与基之间的平均错配度,表明Al-Ni-Fe接头中产生的IMCs与基体之间的结合强度优于Al-Cu-Fe接头中产生的IMCs与基体之间的结合强度,因此Al-Ni-Fe接头剪切强度(7.86 k N)优于Al-Cu-Fe接头剪切强度(4.62 k N)。

不同蠕变条件下耐热钢焊接件的空洞损伤演化

针对两种马氏体耐热钢焊接接头(F92/Co3W2和Co3W2/Co3W2)在105~250 MPa和873~948 K条件下开展蠕变拉伸测试,利用Larson-Miller参数法外推不同温度下焊接接头服役100000 h寿命对应的蠕变断裂许用应力,研究其在不同蠕变条件下的空洞损伤规律.随着外加应力的降低,两种焊件的断裂位置、断裂模式及断裂机制均发生了转变,从位于母材的穿晶塑性断裂变为细晶热影响区的沿晶脆性断裂(即Ⅳ型断裂).针对断口区域的空洞损伤变化规律的研究表明:(1)当断裂模式由塑性断裂转变为脆性断裂时,断口附近空洞会出现突变,塑性断口空洞“个头大数量少”而脆性断口空洞“个头小数量多”;(2)在相同断裂模式下,随蠕变应力的减小,空洞按照“尺寸变大、数量密度增大及面积分数增大”的规律变化;(3)Ⅳ型断口处空洞存在合并链接现象,其方向与应力方向垂直.

焊接热循环峰值温度对1000 MPa级超高强钢热影响区组织性能的影响

为研究1 000 MPa级超高强钢焊接热影响区(HAZ)不同区域的组织性能,采用焊接热模拟技术制备了试验钢在不同热循环峰值温度下的试样,通过夏比冲击试验研究了HAZ不同区域的冲击韧性。结果表明:在亚临界区(SCHAZ)、临界区(ICHAZ)和细晶区(FGHAZ),样品冲击吸收能量、裂纹扩展能量和动态冲击韧度较大,断口上形成较大面积的脚跟形纤维区和剪切唇,微观可看到大小不一的韧窝,样品冲击韧性较好;在粗晶区(CGHAZ),样品各项冲击数据均急剧下降,断口呈宏观脆性断裂,几乎全为放射区,微观下显示准解理断裂特征,表明裂纹扩展时受到的阻力减小,裂纹萌生后稳定扩展的时间减少,失稳扩展较快,样品的冲击韧性恶化,CGHAZ为HAZ中的韧性谷区;组织分析表明,粗大的晶粒和粗大的马氏体板条是导致CGHAZ脆化的主要原因。该结论为探究1 000 MPa级超高强钢在水电工程中的优选研制及工程应用奠定了理论基础。

焊接热输入对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢电弧焊接头组织与性能的影响

在不同焊接热输入(9,13,17 kJ·cm^(-1))下对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢板进行多层多道电弧焊,研究了焊接热输入对焊接接头显微组织与力学性能的影响。结果表明:不同焊接热输入下所得焊接接头焊缝和热影响区的组织均为板条马氏体、少量δ铁素体和残余奥氏体;随着焊接热输入的增大,焊缝和热影响区的板条马氏体变粗大,δ铁素体含量增多;不同焊接热输入下焊接接头的抗拉强度和屈服强度分别约为810,600 MPa,均高于母材且符合项目规定,屈强比均小于0.9,接头的拉伸性能良好,拉伸后均在母材处断裂;随着焊接热输入增大,冲击吸收能量减小,焊接热输入为9,13 kJ·cm^(-1)下冲击断口中的韧窝尺寸略大且均匀,接头的冲击韧性更好;不同焊接热输入下焊缝的硬度为310~340 HV,其平均硬度高于热影响区和母材,随着焊接热输入的增加,焊缝和热影响区的硬度均略微降低。

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。

海洋工程用S355NL低温厚钢板焊接试验研究

采用药芯焊丝气体保护焊(FCAW)和埋弧焊(SAW)两种工艺分别焊接了70mm厚的S355NL试板,其中FCAW的焊接位置为横焊和立焊,验证了在不同热输入下的焊接接头性能。按照欧洲规范进行拉伸、弯曲、低温冲击(-50℃)、硬度和裂纹尖端张开位移试验(CTOD,-10℃)。试验充分验证了选用焊接工艺的合理性,保证了厚板S355NL钢的海洋工程焊接质量。

热输入量对890MPa臂架管焊接热影响区组织性能的影响

依据等强匹配原则,选用BHG-5焊丝对起重机臂架用890 MPa无缝钢管进行了斜Y型坡口焊接裂纹试验和不同热输入量的多层多道手动焊接试验,探究了材料的冷裂纹敏感性,以及不同热输入量对焊接接头组织和力学性能的影响。结果表明,预热温度为150℃时,可完全避免焊接冷裂纹的产生;随着热输入量的增加,焊缝金属接头强度变化不大,但焊接接头热影响区冲击韧性明显下降,选择小于20 kJ/cm热输入量焊接时可保证焊接接头具有较好的强韧性。

EH36厚壁海上风电用钢及其焊接热影响区的断裂韧性研究

目的开发大壁厚抗断裂、耐不同线能量焊接EH36海上风电用钢,满足深水海上风电平台的服役需求。方法试制了80 mm厚的EH36海上风电用钢,研究了不同温度下EH36的断裂韧性变化规律,并进行了7 kJ/cm和50 kJ/cm线能量的焊接试验。通过裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,评估母材及焊接CGHAZ的断裂韧性。使用光学显微镜和电子显微镜对其微观组织及其CTOD试样断口形貌进行表征和分析。结果EH36的断裂韧性在−10~−30℃区间内保持较高的值,−40℃为该材料的韧脆转变温度,此时断裂模式从韧性断裂转变为脆性断裂,但其临界CTOD平均值仍高于标准要求。此外,7 kJ/cm热输入的CGHAZ临界CTOD平均值为0.658 mm,其微观组织主要由针状铁素体组成,50 kJ/cm热输入的CGHAZ临界CTOD平均值为0.468 mm,其微观组织主要由针状铁素体和粒状贝氏体组成。在电镜下观察到CGHAZ内含有大量由Ti的氧化物组成的高熔点夹杂物,大量针状铁素体在其周围形核并生长,可有效提升CGHAZ的断裂韧性。结论所开发的EH36厚壁海上风电用钢具有优越的抗断裂性能和焊接性能。

车厢结构用冷轧马氏体钢电阻点焊工艺性能研究

为评估和对比1.2 mm厚的SCR1000和SCR1200冷轧马氏体钢的电阻点焊工艺性能,采用OBARA DB-220型点焊机进行电阻点焊试验,对比了两个钢种的焊接电流窗口、焊点破坏模式、力学性能、金相组织、疲劳性能。研究结果表明:随着钢材强度的提升,整体焊接电流窗口逐渐向左侧偏移,SCR1200达到最小焊核直径、焊接飞溅的焊接电流均小于SCR1000;SCR1200上限电流焊点剪切力比SCR1000提升了8.9%,而SCR1000的焊点韧性较好,其断口韧窝更细小和密集;相对熔核区和母材区,SCR1000、SCR1200的点焊接头的热影响区出现了明显的软化区,但SCR1200的软化区硬度略高。在相同载荷下,SCR1200的疲劳寿命高于SCR1000,点焊接头的疲劳强度随着钢板强度的增加而提高。

Q690钢激光-MIG复合焊焊缝耐腐蚀性能研究

采用焊接效率较高的激光电弧复合焊对Q690钢中厚板(16 mm)进行焊接试验,分析不同激光功率下焊接接头的显微组织和晶粒尺寸的变化,及其开路电位、交流阻抗谱、极化曲线和腐蚀形貌,探讨激光功率对焊缝电化学腐蚀行为的影响规律。结果表明,激光-MIG复合焊焊缝的显微组织由大量针状铁素体和少量侧板条铁素体、粒状贝氏体组成,其中电弧区的针状铁素体、侧板条铁素体含量多于激光区,电弧区的晶粒尺寸比激光区略大;粗晶热影响区显微组织主要由板条马氏体组成。随着激光功率的增加,焊缝中粒状贝氏体含量减少,针状铁素体和侧板条铁素体含量增加。当激光功率从1.5 kW增至2.5 kW时,焊缝的开路电位上升,容抗弧半径增加,极化电阻变大,极化曲线有右移倾向,自腐蚀电流密度下降,耐腐蚀性能提高。但当激光功率增至3.0 kW时,由于组织过于粗大,耐腐蚀性能反而下降。激光功率为2.5 kW时,复合焊焊缝的耐腐蚀性能最佳。

海洋工程钢结构自动化焊接技术探析

随着海洋工程的发展,钢结构自动化焊接技术在构建复杂海洋结构中起到了至关重要的作用。然而,该领域仍面临诸如高技术成本、适应性、质量控制和监测等问题。本文深入探讨了这些问题,并提出了一系列应用策略,包括采用先进的监控和控制系统,提升操作人员和维护团队的培训和技能,进行成本效益分析,以及采用模块化和标准化设计,集成数字化和大数据分析。这些策略旨在提高生产效率,保持高质量标准,同时降低成本和增加可持续性。

不锈钢CMT焊接与MAG焊接工艺对比研究

选用2mm厚X2CrNiN18-7不锈钢进行CMT与MAG焊接工艺对比试验研究。主要从焊缝成形、接头金相、力学性能、焊接飞溅和焊接变形等方面对比分析以上两种工艺的不同之处。结果表明:两种焊接方法的焊缝都是典型的熔化极气体保护焊焊缝成形,二者主要的组织成分都以奥氏体为主,且有少量铁素体。由于MAG焊接热输入高,特征区域与CMT焊接相比缺少部分熔化区和等轴晶区。CMT焊接所得焊缝强度和伸长率高于MAG焊接,焊接飞溅仅为MAG焊接的20%左右,且同种外部条件下同类接头优化工艺CMT焊接变形比MAG焊接小,最大焊接变形约为MAG焊接的70%。

双相不锈钢焊接材料的研究现状及发展趋势

双相不锈钢是一种具有优异强度、耐腐蚀性和耐高温性的不锈钢,广泛应用于桥梁、建筑、深海油田及海水淡化等领域。近年来,随着科研技术人员的不断努力以及工程应用范围的不断扩大,双相不锈钢发展迅速,未来市场发展趋势也备受关注。本文主要从双相不锈钢的分类、焊接特点、双相不锈钢焊条的研究现状、双相不锈钢焊丝的研究现状以及双相不锈钢焊接材料的发展趋势等方面进行综述,能够更好、系统地认识和研究双相不锈钢焊接材料。