节能降耗 产业优化促发展 污染减排 绿色焊接谱新篇——访天津大学材料学院李午申教授

国家“十一五”规划提出。“十一五”期间“单位国内生产总值能源消耗比‘十五’期末降低20％左右。”在2007年3月份温家宝总理所作的政府工作报告中又强调了国家对节能环保工作的重视和实现“节能降耗、污染减排”两个约束性指标的决心。这对焊接产业有哪些启示。焊接产业应当如何响应国家号召，同时实现自身的可持续发展。为此，本刊采访了天津大学材料学院的李午申教授。

9Ni钢焊接温度场的数值模拟

采用SYSWELD有限元计算软件,对9Ni钢多道多层焊的焊接温度场进行了数值模拟,并实现了焊接材料逐步填充的模拟,计算结果与试验结果非常一致。利用一次回归正交试验,研究焊接热输入和层间温度对焊接热影响区的热循环的影响。结果表明,焊后冷却时间t8/3和高温停留时间tH随着焊接热输入和层间温度的增加而增大。焊接热输入对t8/3和tH的影响较为显著,根据焊接生产实际条件,应采用小的焊接热输入。

免预热耐磨堆焊焊条的研究

本研究采用ＣＡＤ技术研制出一种具有优良耐磨、耐蚀、耐热性的堆焊焊条。该焊条可广泛用于阀门和轧辊的堆焊。焊前不预热不产生裂纹、可改善劳动条件，降低工艺成本，具有显著的经济效益和社会效益。

中国钢材、焊接性与焊接材料发展及需要关注的问题

1中国钢材及焊材的发展态势 钢产量是衡量一个国家综合经济实力的重要指标之一，也是中国工业化进程中的支柱产业。由于中国经济持续高速增长，拉动了钢铁工业的快速发展。钢材产量的快速升高又拉动了中国焊接材料产业的强劲发展。这不仅使中国成为世界上头号钢铁和焊接材料生产大国，也成为头号钢铁和焊接材料消费大国，见表1。

焊接金相组织自动定量识别软件系统

在ＭＳＣ／Ｃ＋＋７．０集成环境下成功的开发了一个焊接金相组织自动定量识别软件系统（ＷＭＳＱＲＳ）。该系统根据焊接金相组织的灰度特征和几何特征创造性的抽取了多个关键性的特征参数，利用模式识别原理建立了相应的识别函数和最小距离法分类器。利用该系统能够较好的对低碳钢、低合金钢焊接金相组织进行自动定量识别分析。其识别的可靠性、准确性和再现性能满足焊接定量金相的要求。这对于建立焊接接头成分、组织和性能之间的定量关系，合理地选择焊接材料，制定工艺参数，提高焊接质量，发展定量焊接冶金具有重要的理论意义和实用价值。

高硬度耐磨抗裂堆焊焊条的研制

采用二次旋转回归设计的方法安排试验，建立了堆敷金属硬度（ＨＲＣ）和耐磨性与药皮合金剂间的数学模型，利用该数学模型研究了堆敷金属性能与合金剂间的相关性，并针对９Ｃｒ２Ｍｏ 等系列冷轧辊的修复需要，利用最优化技术研制出一种新型耐磨抗裂堆焊焊条。其堆敷金属的硬度ＨＲＣ≥６０，焊前不预热堆焊层不产生裂纹，具有良好的工艺性能。经试用，用该焊条修复９Ｃｒ２Ｍｏ 系列冷轧辊耐磨性好，抗剥落能力强，其使用寿命为原轧辊的１～２ 倍。

焊接裂纹预测及诊断专家系统

焊接裂纹预测及诊断专家系统（ＷＣＰＤＥＳ）能预测产生焊接裂纹的可能性，诊断焊接裂纹的性质，制定焊接工艺和修复工艺，对于解决焊接裂纹问题具有实际意义。经工程实例评价表明，系统决策的结果与实际相符，基本上达到了焊接专家解决裂纹问题的水平。

焊接金相组织参数自动测量软件系统的研究

在MSC／C＋＋7.0集成环境下成功地开发了一个完整的焊接金相组织参数自动测量系统。该系统具有完善的功能和友善的人机界面，操作灵活，运行可靠，满足定量金相的要求。可对晶粒、第二相粒子、片状组织和焊缝夹杂物的特征参数进行测量与计算。这对于建立焊接接头性能与其组织参数间的定量关系、合理选择工艺参数、提高焊接质量和发展定量焊接冶金具有重要的理论意义和实用价值。

药芯焊丝的计算机辅助设计

通过计算机辅助设计的方法 ,根据对熔敷金属成分的要求和合金过渡系数设计药芯焊丝配方 ,再根据药芯的总质量、总体积、各组分的松装比和药芯焊丝外皮的几何断面积与药芯填充面积之比优选钢带规格 (钢带宽度和厚度 ) 。

我国合金结构钢的新发展及其焊接性

根据目前我国合金结构钢的新发展 ,介绍了管线钢和超细晶粒、超洁净度、高均匀性的新一代钢种的发展特点 ,并着重介绍了微合金控轧控冷钢和新一代超细晶粒钢及新型焊接材料的细晶化技术、洁净化技术。并结合我国所开发的新型合金结构钢介绍了新钢种的焊接性 ,指出新一代细晶管线钢的焊接性问题主要是焊接裂纹和HAZ(热影响区 )的脆化问题 ,而新一代超细晶粒钢的焊接性问题主要是焊缝金属的强韧化和HAZ的晶粒长大问题 ,并结合存在的焊接性问题论述了焊接材料的匹配及研制方向和所适用的焊接方法及工艺。

焊接金相组织图象识别技术的研究

抽取了多个焊接金相组织的特征参数，设计了最小距离法分类器，建立了焊接金相组织识别系统，较好地实现了碳钢及低合金钢焊接金相组织的自动定量识别．通过实际评价表明，该系统对焊接接头组织识别的准确性和再现性符合定量金相的要求。这对于建立焊接金相组织和性能间的定量关系，选择合理的工艺参数，建立焊接ＣＡＤ技术具有重要的理论和实际意义。

中国钢材焊接性及焊接材料的进展

叙述了国内钢材焊接性和焊接材料的发展现状及今后的发展趋势,指出当前钢铁工业的发展与进步,促进了钢材焊接性的变革和焊接冶金技术的进步,并推动了焊接材料产业的可持续发展。分析了当前钢材的焊接性、焊接冶金的特点和国内焊接材料在结构调整、品质提高、高端焊接材料发展中应该关注的问题及其发展的方向。

耐磨损抗裂堆焊焊条的最优化设计

采用试验优化技术建立了堆敷金属性能与其药皮组分间的数学模型，并采用ＷＭＣＡＤ法研制出一种综合性能优良的堆焊焊条．该焊条耐磨性好，抗裂性高，焊前免预热，可广泛用于铸钢、轧辊和阀门的堆焊，具有显著的经济效益和社会效益．

连铸辊堆焊药芯焊丝的研究

以Cr13 Mo Ni V为合金系,研制出连铸辊堆焊药芯焊丝1Cr13Ni2MoV,并进行一系列性能对比试验.结果表明,1Cr13Ni2MoV焊丝堆焊金属硬度适中,组织均匀,抗氧化性能和抗热疲劳性能较高.堆焊后轧辊性能优异,使用寿命显著提高.研究发现,堆焊金属抗氧化性、抗热疲劳性及耐磨性之间存在着密切关系,提高抗氧化性能,可使堆焊金属抗热疲劳裂纹启裂能力增强,并在很大程度上抑制热疲劳裂纹的扩展,同时可减缓堆焊金属的磨损.

我国新型钢铁材料及焊接性与焊接材料的发展

本文叙述了我国钢铁工业及新型钢铁材料的发展现状、存在问题以及今后的发展态势,同时讨论了新型钢铁材料对钢的焊接性的影响,对焊接技术及焊接材料发展的推动作用。以高钢级管线钢为例,介绍了微合金控轧控冷钢的发展、应用及其焊接性,并简要介绍了新型焊接材料与新型钢铁材料的适应性发展方向。

计算机在焊接中的应用及发展(三)

二、焊接材料的计算机辅助设计 在熔焊方法中大都以焊接材料作为填充金属,并依靠焊接材料来完成熔焊过程中各个阶段的冶金作用和机械保护作用,以便能取得优质的焊缝金属。也就是说焊接材料是决定焊缝成分和质量的关键因素,能否保证获得优质的焊缝金属,主要取决于焊接材料的质量。而焊接材料的内在质量又主要取决于配方设计,因此发展先进的焊接材料设计方法是保证其质量的重要环节。

碳钢及合金结构钢SMAW专家系统

本文开发的碳钢及合金结构钢手工电弧焊专家系统（ＳＭＡＷＥＳ－１）能够正确地选择焊条，制定合理的焊接工艺多数，查询焊条的数据信息，提供焊条选择工艺报告和焊接工艺指导书。因此，对实际焊接生产具有指导意义。该系统结构完整，功能齐全，咨询质量和工作效率高，操作使用方便。