基于VMD能量熵和GA-SVM的焊接冷裂纹声发射信号分类方法研究

针对低合金高强钢焊接过程中存在焊接工艺不规范导致的延迟冷裂纹,提出一种监测与分类识别方法。首先利用声发射(AE)技术对焊后试件进行持续监测,之后根据出现冷裂纹试件的监测数据选取冷裂纹声发射信号中的起裂信号和氢聚信号,并对两者进行基于变分模态分解(VMD)的能量熵特征提取,最后利用遗传算法(GA)将传统支持向量机(SVM)进行改进后对信号进行分类识别,并结合传统支持向量机(SVM)的识别分类结果进行对比。同时为了验证VMD能量熵相较于其他能量熵在特征提取上的精准性,将提取冷裂纹声发射信号的EMD能量熵和CEEMDAN能量熵进行分类识别效果对比。结果表明,利用VMD能量熵作为焊接冷裂纹声发射信号的识别特征相较于其他能量熵特征识别精度更高,且随着支持向量机的优化识别精度会进一步提高到95%。

球罐施焊过程中冷裂纹的产生机理及其焊接工艺研究

球罐施焊过程中冷裂纹的产生是一个常见的焊接缺陷,严重影响了焊接质量和可靠性。本文旨在探究球罐施焊工艺中冷裂纹的产生机理,并提出相应的焊接工艺优化措施。首先介绍了球罐施焊工艺的概述,并阐述了冷裂纹的概念与分类,随后分析了冷裂纹产生的机理和冷裂纹的检测与评估方法。接着,进一步探讨了焊接工艺参数对冷裂纹产生的影响,并提出了一系列焊接工艺优化措施。通过这些优化措施的应用,可以降低冷裂纹的风险,提高球罐施焊的质量和可靠性。

预热对30CrMnSiNi2A超高强钢焊接冷裂纹敏感性的影响

冷裂纹是30CrMnSiNi2A超高强钢焊接面临的主要问题之一。采用插销冷裂纹试验研究了预热温度对30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性的影响．并采用扫描电镜对插销试样进行了断口分析。结果表明．当预热温度在20～400℃范围内，焊接接头冷裂纹敏感性随预热温度的提高而显著降低；插试样的冷裂纹扩展区断口为沿晶与解理形貌2种．随着预热温度的升高．沿晶形貌所占比例逐渐减少，解理形貌比例增加。

Q890高强钢焊接淬硬倾向和冷裂纹敏感性

通过焊接热模拟试验、焊接热影响区最高硬度试验以及公式计算,分析了Q890钢的焊接淬硬倾向和冷裂纹敏感性.结果表明,稻垣道夫建立的经验公式比D.Vwer建立的理论经验公式更适用于计算厚板的焊接冷却时间t8/5.Q890钢焊接热影响区的粗晶区具有较强的淬硬倾向,调整焊前预热温度以及焊接热输入,对Q890钢热影响区的淬硬倾向无明显改善,但焊前预热能有效增大冷却时间t100,降低试验钢的焊接冷裂倾向.通过计算机拟合建立了冷却时间t8/5与焊接热影响区过热区硬度的关系式,经过验证该关系式能够对Q890钢最高硬度进行合理的预测.

低合金高强钢激光-电弧复合热源焊接冷裂纹敏感性分析

通过扩散氢含量测定,并利用经验公式计算JFE980S低合金高强钢冷裂纹敏感性和焊前预热温度,同时采用斜Y形坡口试验、金相试验以及残余应力测定等方法,研究低合金高强钢抗冷裂性能,对比分析了激光-电弧复合焊和MAG焊工艺对接头抗冷裂性能的影响.结果表明,激光复合焊抗冷裂性优于MAG焊方法.因复合焊加入了激光,使得焊缝熔深增加,拘束减小,并且激光在前,对焊接试板有一定的预热作用,使冷裂纹形成倾向进一步降低,特别是在无法预热的情况下,激光复合焊更能够体现出优势.

预热温度对30CrMnSiNi2A钢焊接冷裂纹敏感性的影响

采用插销试验测试了20℃2、50℃、320℃和400℃预热温度下的焊接熔合区临界断裂应力,分析了插销试样断口和熔合区组织.结果表明:焊接熔合区断口为沿晶(IG)+准解理(QC)型,随着预热温度增加,QC比例增加;焊接熔合区组织为马氏体+下贝氏体+残余奥氏体;随着预热温度的升高,熔合区冷却速度降低,下贝氏体组织增加,引起晶内氢陷阱数量增加,从而导致熔合区的临界断裂应力提高,降低了冷裂纹敏感性.

30CrMnSi钢TIG焊冷裂纹形成机制

针对中碳调质钢30CrMnSi在焊接时易出现焊接冷裂纹的问题,采用钨极惰性气体保护焊方法(TIG)对两端点固的30CrMnSi钢试件进行焊接,并分别采用金相及断口分析方法观察了相应的组织及焊接冷裂纹,提出了30CrMnSi钢焊接冷裂纹形成的机制,并探讨了基于控制热裂纹来防止冷裂纹的可行性.结果表明,熔敷金属在冷却过程中产生的热裂纹及晶间微裂纹将促进焊接冷裂纹的出现几率,研究结果对于指导中碳调质钢焊接冷裂纹的控制提出了有益的思路.

X100管线钢焊接冷裂纹敏感性

采用E10018焊条进行了斜Y形坡口焊接裂纹试验,结合数值模拟方法对X100管线钢焊接冷裂纹敏感性进行了研究,分析了预热温度对热影响区显微组织、接头硬度分布、应力应变状态的影响规律.结果表明,X100管线钢具有一定的焊接冷裂纹敏感性,采用不高于100℃预热可以降低冷裂纹敏感性;100℃预热时裂纹率为0,此时粗晶区显微组织不是很粗大、M−A组元数量最少、硬度较低,且残余应力和应变水平都较低;但预热温度大于150℃时,粗晶区晶粒粗大、M−A组元数量增加,且接头中等效残余应力、应变水平升高,导致冷裂纹敏感性增加.建议采用100℃进行预热.

超声冲击处理对灰铸铁焊接冷裂纹影响

采用HT150,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和淬硬组织因素为研究方向,用评定铸铁冷裂纹敏感性的直Y形坡口焊接裂纹试验法,研究了超声冲击处理对焊接冷裂纹的影响。结果表明,焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力R1分别为-53,-57MPa,R2分别为-37,-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织。因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生。

10Ni8CrMoV钢的冷裂纹敏感性分析

通过插销试验方法对10Ni8CrMoV高强钢的冷裂纹敏感性进行了分析。通过在不预热、预热100℃、预热150℃和预热150℃并后热200℃×2 h四种焊接工艺条件下测定其插销临界断裂应力和焊接热循环参数,并对插销断口进行扫描电镜观察,综合分析了该钢的焊接冷裂纹敏感性。结果表明,随着预热温度的提高,10Ni8CrMoV钢插销临界断裂应力不断增大,韧窝状断口在整个断裂面上的比例增大,最后断裂形式有从沿晶→穿晶→韧性断裂转变的趋势,这说明10Ni8CrMoV钢对焊接冷裂纹有较强的敏感性,通过预热及焊后后热处理能明显改善该钢的焊接性。

JG590钢的焊接冷裂纹敏感性

采用插销实验、斜y形坡口焊接裂纹实验和焊接热影响区最高硬度实验对厚度30 mm的JG590钢板的焊接冷裂纹敏感性进行了研究,分析了插销试件的断口和显微组织,以斜y形坡口焊接裂纹实验结果为基础,通过理论计算得到了JG590钢在不同焊接线能量、不同焊接材料情况下的临界预热温度和临界冷却时间。结果表明:采用低氢HS-60实芯焊丝,在一般拘束条件下,可以不预热,而在拘束较苛刻的条件下,预热温度应不低于100℃;使用较高扩散氢含量的GFM-60金属粉芯焊丝时,在一般拘束条件及较苛刻拘束条件下,预热温度应分别不低于50℃和125℃。

HSLA80钢焊接冷裂纹敏感性研究

采用理论计算、热影响区最高硬度试验和小铁研试验方法研究了HSLA80钢的冷裂纹敏感性。结果表明,与强度级别相同的12Ni3CrMoV钢相比,HSLA80钢具有更为优异的抗冷裂纹敏感性,其焊接热影响区淬硬倾向较小,在-5℃～0℃以及低于4000Pa绝对湿度下不预热焊接均具有良好的焊接性能。

高强度桥梁钢焊接冷裂纹敏感性研究

通过冷裂纹敏感指数计算、热影响区最高硬度实验和斜Y型坡口实验分析了高强度桥梁钢Q460q的焊接冷裂纹敏感性。结果表明:Q460q冷裂纹敏感指数Pcm=0.17%,不产生冷裂纹的预热温度为60℃;常温和预热60℃条件下的热影响区最高硬度分别为282 HV和271 HV,均小于最大允许硬度410 HV;斜Y型坡口实验在室温条件下焊接时,焊缝表面裂纹率为0,平均断面裂纹率为7.8%,在60℃预热条件下焊接时,焊缝表面和断面裂纹率均为0。以上三种实验结果均表明高强度桥梁钢Q460q焊接冷裂纹敏感性较低。

用插销法研究CO_2气保焊条件下SA106C铸件的冷裂纹敏感性

用插销试验法研究了CO2 气保焊条件下SA10 6C铸件的冷裂纹敏感性及断口特征。结果表明 ,在不预热和 16kJ/cm热输入条件下 ,SA10 6C铸件的抗冷裂性好 ,临界断裂应力σcr为 5 6 0MPa ,接近其抗拉强度σb,可在不预热条件下焊接该钢。当拘束拉伸应力高于σb 时 ,将发生失效断裂 ,断裂性质为典型的氢致延迟裂纹引起的断裂 ,断裂方式为棱角分明的沿晶 (IG) +准解理穿晶 (QC) ,晶内出现较多短小、锋利、笔直的二次裂纹 ;启裂区的IG比例较大 ,随着裂纹的缓慢扩展 ,扩散氢含量逐渐降低 ,断口中IG减少 ,QCHE和二次裂纹都明显增加 ,而且QCHE中撕裂棱的塑性变形增大。CO2 气保焊条件下 ,SA10 6C铸件的抗冷裂纹性好 ,主要与该方法能得到超低氢的焊接条件有关 ,此外还与该钢的碳当量 (CEIIW=0 .4 8)不高 ,HAZ淬硬不明显有关 ,过热区组织主要为贝氏体 ,硬度为 32 1HV ,低于 35 0HV的临界硬度。

焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响

采用灰铸铁试样,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和组织结构为研究方向,采用直Y型坡口焊接裂纹试验法,研究了焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响.研究结果表明:焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力σ1分别为-53MPa、-57MPa,σ2分别为-37MPa、-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织.因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生.超声冲击处理减少焊接残余应力的效果和热处理相似.

NK-HITEN610U2L钢板焊接冷裂纹敏感性

论述了日本NKK公司生产的NK-HITEN 610U2L钢板的焊接冷裂纹敏感性试验,确定了球罐用此钢的焊接预热温度等焊接规范。分别采用了焊接热影响区最高硬度法、斜Y铁研裂纹法、正Y铁研裂纹法和窗形拘束裂纹法等冷裂纹评定试验方法。

灰铸铁同质焊缝电弧冷焊接头冷裂纹研究进展

从焊缝石墨形态及焊缝组织对冷裂纹的影响、铸铁型焊缝冷裂纹产生机理及裂纹萌生与扩展的微观过程、热影响区冷裂纹研究、铸铁焊接接头冷裂纹试验方法等四个方面综述了国内外灰铸铁同质焊缝电弧冷焊焊接接头冷裂纹的研究进展。研究发现 ,石墨呈球状时可以大为改善焊缝的抗裂性 ;利用贝氏体马氏体二次相变应力松弛效应可以降低灰铸铁焊缝裂纹敏感性 ;裂纹容易在相邻石墨间的窄铁素体基体桥处萌生与扩展 ;扩散氢对灰铸铁接头热影响区冷裂纹影响小而马氏体相变影响大。在灰铸铁焊接冷裂纹试验方法方面 ,重点讨论了能定量评定焊缝抗裂性的铸铁焊缝拘束裂纹试验及平板刚性拘束裂纹 (PRRC)

Q690钢焊接接头微观组织对冷裂纹的影响研究

分析了Q690钢手工电弧焊与气体保护焊焊接冷裂纹产生与微观组织的联系。结果表明:焊接冷裂纹起源于斜Y坡口根部,沿熔合区、焊缝扩展至焊缝表面;2种工艺焊接的接头组织硬度均较母材高,而塑性较差。热影响区为马氏体、贝氏体与铁素体混合组织,焊缝组织由先共析铁素体、侧板条铁素体、贝氏体和针状铁素体等组成,针状铁素体抗裂纹扩展能力较其他组织强。在2种焊接方法对应断口中观察到了冷裂纹起裂、扩展与断裂区的不同形貌,起裂与扩展区存在塑性变形,而断裂区为解理断裂。

Q890D钢焊接冷裂纹敏感性试验研究

采用理论计算、最高硬度试验及斜Y型抗裂性试验对Q890D钢的冷裂纹敏感性进行研究,并采用金相显微镜、维式硬度计对斜Y型试样的显微结构和显微硬度进行了测试与分析。结果表明,理论计算和最高硬度试验均表明该钢具有一定的淬硬倾向,在适当的预热条件和湿度下可避免冷裂纹产生。通过硬度试验发现,在冷裂纹的两侧硬度值波动较大,在裂纹部位产生了较大的应力集中。

夹杂物对高强钢焊缝金属组织和冷裂纹影响分析

采用自行研制的高强钢药芯焊丝对Q960钢进行了钨极氩弧焊焊接,在研究焊缝金属的组织和抗拉强度,以及25、0、-20和-60℃焊缝金属冲击功的基础上,分析了夹杂物的尺寸、形状和分布对焊缝金属组织中针状铁素体组织形成的影响,以及对焊缝金属冷裂纹形成和扩展的影响。结果表明:当焊缝金属中夹杂物尺寸在0.4~1.0μm之间时有利于针状铁素体形核,形核夹杂物为核壳结构,其核心为Mn、Ti和Al的氧化物,外壳为Mn的硫化物;焊缝金属中有形核夹杂物和非形核夹杂物两种;冷裂纹从非形核夹杂物处形成并向远处扩展,裂纹扩展中遇到形核夹杂物,其周围针状铁素体可阻碍其扩展,若遇非形核夹杂物则会产生二次裂纹。