Q420qD钢部分熔透角接接头焊接工艺与性能研究

采用CO_(2)气体保护焊对16 mm厚Q420qD钢进行部分熔透角接焊,对平焊、立焊和仰焊的焊接工艺进行优化设计,并分析了焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明:在13.25~19.77 kJ/cm的焊接热输入条件下,接头焊缝和热影响区组织稳定。焊缝显微组织主要为先共析铁素体和针状铁素体,粗晶区为贝氏体、针状铁素体和珠光体的混合组织,细晶区铁素体和珠光体组织均匀分布。不同位置焊接接头的硬度变化规律为:热影响区>焊缝>母材。焊接接头的屈服强度(558~669 MPa)明显高于母材(464 MPa),拉伸断裂位置均发生在热影响区;焊缝和热影响区在-20℃的冲击功≥69 J,表现出良好的冲击韧性。

轨道交通车辆用5083铝合金单边角接接头的疲劳性能研究

针对轨道交通车辆常用4 mm厚5083铝合金板材单边角接焊接接头展开疲劳性能研究,求得其单边角接焊接接头的S-N曲线及条件疲劳极限。采用金相显微镜、扫描电镜观察接头微观组织和疲劳断口,分析了其疲劳断裂机理。研究结果表明,5083铝合金角焊缝焊接接头微观组织均匀,无微裂纹。焊缝中心硬度最低,硬度值随焊缝中心距离增大而增大,到达母材后硬度值趋于稳定;单边角接接头立板与底板间的抗拉强度仅为110 MPa,远低于母材的324.5 MPa;在加载107条件下,中值疲劳极限为7.33 MPa,仅为母材强度的2.25%,说明沿立板方向承受交变载荷时疲劳性能较差;疲劳裂纹萌生于焊缝根部,由于焊缝内部存在气孔等缺陷,导致疲劳断口存在多个裂纹源。综上,设计5083铝合金单边角接接头时,立板不应承受交变载荷。

不同形状的耐候钢T形角接接头疲劳性能研究

T形角接接头在铁路货车箱型结构中应用较为广泛,该接头处受力较为复杂,其疲劳性能对于整车安全有着关键作用。对不同形状Q450NQR1高强度耐候钢多层多道焊T形角接接头进行三点弯曲疲劳试验和疲劳断口扫描试验。结果表明:a10角焊缝、向外凸焊缝与向内凹焊缝焊接接头的中值疲劳极限由高到低依次为289 MPa、277.5 MPa、241 MPa。疲劳试件分别在焊趾或焊缝之间启裂,焊趾处裂纹向母材延伸。观察其断口形貌可知:各区域具有典型疲劳断裂特征,启裂区存在同扩展方向一致的清晰细密的条纹,此种条纹是一种呈向外放射状且具有一定高度差的撕裂棱。扩展区随疲劳循环次数的增加而扩大,裂纹呈河流状分布,终断区观察到大小深浅不一的韧窝,故判断断口为韧窝型韧性断裂。

角接接头热源模型的应力场数值模拟

根据角接接头焊接,分析了其焊缝的特性,在双椭球热源基础上改进其热源模型,以Q235为母材,依据试验及反演算法得出改进型双椭球热源参数并对其热源模型进行仿真,获得不同时刻的应力变化曲线规律及初始焊接与焊接末端应变角度的大小、应变位移变化及整个工件变形最大角度,验证了其上下焊缝应力及应变不对称原则,结果表明下侧板应变角度要大于上侧板但对应变形位移及扭曲程度要小于上侧板。该方法为合理选择焊接工艺参数、保证焊接质量及防止焊接变形提供依据参考。仿真结果表明,改进的热源模型正确。

角接接头旋转电弧焊接热源模型温度场模拟

针对角接接头旋转电弧焊接温度场模拟问题,建立了旋转电弧焊丝端部轨迹方程;考虑其焊缝特性并引入焊炬夹角,建立了一种改进的热源模型;以Q235为母材,焊炬夹角45°为例,运用该热源模型进行温度场仿真,获得了其动态温度场分布规律。仿真结果表明,靠近上侧板焊缝温度要略高于下侧,说明其焊接熔池不对称,且靠近上侧板熔池的宽度与深度大于下侧板;同时,旋转运动引起的温度叠加作用,使得靠近热源中心前部的温度要略高于热源中心温度。仿真结果为正确选择焊接工艺及工件变形分析提供参考。

角接接头热源模型的温度场数值模拟

根据角接接头焊接特性,分析其焊缝不对称的特性,在双椭球热源基础上改进其热源模型。以Q235为母材,根据试验与反演算法得出改进双椭球热源参数并对其热源模型进行仿真验证,获得了焊缝成形过程与温度场分布规律及对咬边的影响;得出热源中心处纵横能量分布,证明了上下焊缝不对称的原则。该方法为合理选择焊接工艺参数和保证焊接质量提供依据参考。仿真结果表明,改进的热源模型正确。

基于惰性气体钨极保护焊受电弓用6082铝合金角接接头开裂分析

受电弓在组装时发现下臂主轴与吊耳所组成的角接接头近焊缝区出现表面裂纹,结合焊接结构和实际工艺,通过材料理化性能试验、T型接头裂纹敏感性分析、焊接接头裂纹断面宏观和微观检查,对裂纹产生的原因及机理进行了分析。结果表明:受电弓下臂主轴与吊耳的焊接接头近焊缝区开裂是由于热输入过大而引起的液化裂纹,而吊耳装配时的锤击导致该液化裂纹进一步扩展,形成了沿焊趾的开裂。最后提出了预防裂纹的措施,保证了产品的焊接质量。

角接接头焊缝外观检查质量标准的探讨

针对厚壁管角接接头多次出现裂缝,解剖后又没有发现足以引起裂缝的除未焊透外的其它焊接缺陷的情况,认为除应力集中外,角接接头本身的强度也是决定是否会开裂的一个重要原因,为此建立了一个数学模型,同时结合实例证明。按目前大多数人认可的角接接头焊脚的定义,根据DL/T869—2004《火力发电厂焊接技术规程》去控制焊接尺寸,会出现焊缝有效厚度不足的问题。从而根据角接接头有效厚度不应小于最小壁厚的观点,提出对此类角接接头焊缝外观质量控制的几点意见。

轴肩型面对角接接头静轴肩搅拌摩擦焊缝成形的影响

设计了钝角与圆角两种型面的静轴肩搅拌工具,通过采用7A52与7B52异种材料进行试验,分析两种搅拌工具作用下焊缝成形和材料流动特点,进而分析对不同焊接参数(焊接转速、焊接速度、压入量)对焊缝成形的影响。结果表明,前进侧材料向下流动在顶部形成瞬时空腔,圆角型面轴肩有利于焊缝顶部材料补给前进侧的空腔,在极小压入量0.05mm、焊接转速1000r/mm、焊接速度100~200mm/min范围内均可获得表面光洁、无缺陷的接头;钝角型面轴肩由于不利于补给前进侧的空腔,在前进侧顶部与顶角位置产生缺陷,即使改变工艺参数也无法消除顶角缺陷。

角接接头焊缝的设计及强度影响因素

对挖掘机动臂底板与侧板处焊缝开裂的现象进行了有限元分析,得出与实际位置相符的最大第1主应力;通过有限元分析计算,对角接接头焊透和未焊透进行了分析,得出焊透的角接接头在强度以及焊接变形方面都要优于未焊透的角接接头的结论,为设计提供了理论依据,并在实际应用中得到了验证。

角接接头焊缝外观检查质量标准的探讨

针对厚壁管角接接头多次出现裂缝,解剖后没有发现除未焊透外的其它引起裂缝焊接缺陷的情况,认为除应力集中外,角接接头本身的强度也是决定是否会开裂的重要原因。通过建立了一个数学模型,同时结合实例加以验证。针对角接接头会出现焊缝有效厚度不足及有效厚度不应小于最小壁厚的观点,提出对此类角接接头焊缝外观质量控制的几点意见。

浅谈压力容器中的角接接头

本文讨论的是角接接头在设计,制造中应注意的一些问题。

热矫正对Q345E低合金钢角接接头疲劳性能的影响

通过三点弯曲疲劳试验对Q345E低合金钢T型角接接头的疲劳性能进行研究,并将700℃矫正、800℃矫正和1000℃矫正与不矫正的T型角接接头中值疲劳强度进行了对比.结果表明:随着矫正温度的升高,Q345E低合金钢T型角接接头疲劳性能呈上升趋势,700℃矫正、800℃矫正、1 000℃矫正的T型角接接头的疲劳强度与不矫正试件相比分别升高45、45和47.5 MPa,1 000℃矫正试件疲劳强度最高.试件的疲劳裂纹均从试件边缘(夹渣)处启裂,启裂区和扩展区均具有典型的疲劳断裂特征,疲劳纹清晰并很粗,终断区为韧窝型韧性断口.

异种铝合金角接接头低周疲劳特性试验研究

将5 mm厚6082挤压铝合金和15 mm厚A356铸造铝合金进行冷金属过渡(CMT)角接焊,研究了角接接头的组织和性能。对接头以不同的应变幅值(0.25%~0.40%)进行低周疲劳试验。结果表明:焊缝熔深为3.1 mm,满足CMT焊接时的熔深要求;接头A356铝合金侧熔融区为共晶组织,热影响区组织与母材组织一致;焊接接头试样断裂于焊址部位,热影响区明显软化。根据Manson-Coffin-Basquin公式计算了接头的疲劳寿命参数,建立了E(应变)-N(寿命)预测方程,为Δεt2=425.46.85×104(2Nf)-0.114+0.093(2Nf)-0.707。

电站锅炉安放式中径管T型角接接头超声相控阵检测技术研究

为了检测电站锅炉安放式中径管T型角接接头的缺陷,基于超声相控阵检测技术,采用有限元方法,建立T型角接接头检测模型,通过设置瞬态求解时间、求解步长、阵元个数、阵元间距进行仿真过程求解计算,得到了电站锅炉安放式中径管T型接管模型中有无缺陷的声场分布,根据声场分布及回波情况可确定缺陷参数。在现场工况下对T型角接接头的缺陷进行检测实验。结果表明超声相控阵检测技术可有效检测到T型角接接头的缺陷,可精确直观地呈现出缺陷图像,提高缺陷的检出率。

焊接顺序对角接接头残余应力和变形的影响

基于热-弹塑性有限元理论,以ABAQUS软件为平台建立了焊接热固耦合有限元模型,利用Python语言编辑程序建立分析步,控制焊缝单元的按序填充,结合Fortran语言开发热源子程序,并对建模方法进行了有效性验证,结果表明:所建立的有限元模型能够准确地反映焊接残余应力与变形。基于所建立的有限元计算方法与板板角接接头有限元模型,分析了焊接方向对残余应力、变形的影响。结果表明:横向角变形是角接接头最主要的变形,其横向角变形在沿焊接方向逐渐变大并趋于稳定;兼顾残余应力及变形,确定方案c为最优焊接方案,即采取从两端向中间的焊接顺序可以有效降低角接接头横向变形及残余应力。

1台高压锅炉锅筒集中下降管角接接头裂纹原因分析与处理

某化工企业1台热电联产高压锅炉锅筒集中下降管角接接头在连续2次内部检验时都发现了大量裂纹。从材料、结构、返修工艺、使用管理等方面进行了原因分析,并提出消除该重大安全隐患的处理意见。

分段退焊对角接接头焊接残余应力及变形的影响

基于热-弹塑性有限元理论,以Abaqus软件为平台进行角接接头焊后残余应力及变形的分析,采用分段移动热源模型并利用Fortran语言开发热源子程序,分别采用直通焊和分段退焊两种方式进行角接接头焊接温度场、残余应力及变形的数值模拟分析。结果表明:横向变形是角接接头最主要的变形;角接接头焊接在焊缝端口处的残余应力为压应力,而在中间部位的残余应力为拉应力;分段退焊对横向残余应力的减弱作用较为明显,可以有效降低焊接后的变形及其应力。

角接接头X射线检测方法探讨

离心机筛篮的筛篮身与底板在连接部位经过焊接成型后,形成了环向角接接头,需要对其进行100%射线检测。采用源在外单壁透照方式,底片在靠近筛篮身部分过黑,不能实现100%检测;采用源在内单壁透照方式,底片在靠近筛篮身部分过白,亦不能实现100%检测。通过对射线检测原理分析,采用源在内单壁透照方式,调整入射角度,最终得到合理的射线检测工艺,解决了离心机筛篮角接接头射线检测的问题。

安放式角接接头焊缝超声波检测用试块的选择

针对安放式角接接头焊缝的超声波检测要求,制作了两种不同形式的参考试块(不带焊缝的校准试块和带焊缝的模拟试块),利用几种探头对其进行了灵敏度对比试验,比较了这两种试块的灵敏度差异,为该类焊缝超声波试块的选择及检测工艺的制定提供参考。