大壁厚不锈钢复合板压力容器建造关键技术及应用

在大壁厚不锈钢复合板压力容器的建造过程中,通过深入研究其技术要点和难点,优化焊接接头结构设计,成功形成了一套完整的新型建造关键技术。这套技术不仅优化了焊接接头结构,还创新了一系列施工方法,包括筒体加热卷制、接头坡口机加工、接管内壁耐蚀层TIG/FCAW自动堆焊、不锈钢衬管液氮冷套、球形封头内壁耐蚀层带极埋弧堆焊、纵环缝窄间隙埋弧自动焊以及管口接头马鞍型埋弧焊等。这些新型建造关键技术的应用,在提高压力容器质量效果的同时,也带来了显著的经济效益,为行业同类型设备的建造提供借鉴。在未来的研究中,可以进一步探索这些技术在其他领域的应用,以实现更广泛的技术交流和合作。同时,对于大壁厚不锈钢复合板压力容器的建造,仍需不断深入研究其材料特性、工艺参数和施工方法,以不断提高设备的性能和安全性。

20MnMoNb钢接管内壁不锈钢耐蚀层的TIG/FCAW自动堆焊技术

碳钢接管内壁堆焊耐蚀层是中厚壁复合板压力容器最常用的接管结构形式,该形式具有小直径接管内壁堆焊空间受限、大直径接管内壁堆焊面积大的特点。文中以某项目不锈钢复合板三相分离器的20MnMoNb钢接管内壁不锈钢耐蚀层堆焊为例,根据管内径尺寸和堆焊效率选用TIG或FCAW自动堆焊方法,对基材20MnMoNb锻件进行焊接性分析,通过焊接工艺评定试验,制订合理的TIG/FCAW自动堆焊焊接工艺和过程质量控制措施,获得了良好的耐蚀层堆焊质量,满足了接管的力学性能及耐蚀要求。

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。

基于EEMUA及DNV标准的S460钢焊接工艺开发

为了满足海洋工程建造中EEMUA 158与DNV C401双标准下屈服强度460 MPa级别结构钢的焊接施工要求,开展了基于EEMUA 158与DNV C401双标准的焊态下EN10225 S460结构钢的焊条电弧焊打底,药芯焊丝气体保护焊填充盖面的焊接工艺评定试验,完成外观检验、无损检测和相关力学性能试验,试验结果满足EEMUA158与DNV C401的双标准要求,试验取得DNV挪威船级社的认证。此项工作为同类产品的焊接工艺评定工作提供了参考。

铝合金VPPAW穿孔焊接匙孔闭合处的微观组织与力学性能

铝合金因其密度低,比强度高等特性,被广泛应用到航空航天、军事工业等领域.与其他焊接工艺相比,变极性等离子弧焊接在大型铝合金结构件加工方面具有突出优势.针对轻金属合金等离子弧焊接过程中匙孔难以自由闭合的问题,提出了气电分离时序脉冲等离子弧环焊缝收弧方法,对比研究了环焊缝收弧方法与手工钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding, TIG焊)填补法焊缝匙孔闭合处的微观组织与力学性能.结果表明,通过调节焊接起弧、收弧策略,实现了等离子弧匙孔自由闭合,焊缝收弧区成形良好,组织为均匀的等轴晶;抗拉强度为329.9 MPa,断后伸长率为16.3%,比TIG填补法的抗拉强度提高了22.91%,断后伸长率提高了55.24%.平均硬度值为78.9 HV0.2,热影响区硬度呈下降趋势,熔合线处硬度呈升高趋势,焊缝区硬度波动范围为75~81 HV0.2.

钛合金振动送丝频率对焊接熔池成形的影响

该研究通过对焊丝施加机械振动,对熔池进行振动搅拌,改变熔池形态和行为,以提升钛合金焊接熔敷效率、改善焊接接头性能。研究结果表明:振动送丝频率对焊接熔池成形产生显著影响,随着振动送丝频率增大,熔滴过渡从液滴转变为稳定的液桥,熔池中部熔深增大,熔宽增大,熔滴的扩展铺展能力增强。同时,将振动送丝频率对焊接熔池成形的影响规律进行了总结归纳,为后续振动送丝在钛合金焊接应用提供指导。

无钴基硬质合金在核级阀门中的应用分析

文中通过文献查阅、国外资料、国内分析报告及实地调研等方式,分析了核电用非钴基硬质合金研发与性能、研究现状、应用现状及存在的问题,提出开展核级无钴硬质合金密封面裂纹机理分析和加快核级无钴硬质合金堆焊材料国产化研发的建议。

TP347H不锈钢焊接接头敏化特性分析

为明确TP347H不锈钢焊接接头敏化特性,对焊接接头进行不同条件的敏化处理.结果表明,焊接接头热影响区敏化倾向严重,敏化过程中由于Nb原子在晶界上的结合能高于Cr原子,会先形成了粗大的初级铌碳化合物,后形成细小的二次铌碳化合物.在700℃下保温时,焊接接头热影响区的敏化度呈现先提高后降低的趋势,当温度达到800℃及以上时,热处理不再提高接头热影响区的敏化度.与实际生产线上服役21000 h的F347H接头热影响区敏化特性对比,证实TP347H焊接接头650℃保温100 h即可达到敏化极限,其原因是Nb元素含量为C元素的数倍,大部分C元素与Nb元素结合形成NbC,而晶粒中扩散的C元素已与Cr元素充分结合,造成的敏化程度达到平衡状态.

热循环下铝/钢连续驱动摩擦焊接接头应力应变分析

利用ABAQUS有限元软件,建立了一个新的连续驱动摩擦焊接头热-力耦合过程的数值模型,分析了试验过程接头温度场、应力应变分布规律,通过与实际试验结果的对比,验证模型的准确性。得出如下结论:热循环过程中,冷却及低温保温过程是热应力最大的阶段;接头颈缩形貌和产生位置与试验结果吻合较好,颈缩位置与实际试验相对误差为6%,颈缩现象的本质是铝在自由膨胀收缩时应力超过强度极限产生的塑性变形。在拉伸断口观察到解理断裂圆环,其位置、宽度与模拟结果的应变集中区域吻合度高。该模型较准确的模拟了连续驱动摩擦焊接头的热-力耦合过程,为实际生产和工艺优化提供了有力支持。

TC4钛合金T形接头双光束激光焊接组织与力学性能研究

开展了1.5 mm⊥2 mm组合的TC4钛合金T形接头双光束激光焊接工艺试验,旨在研究该T形接头的微观组织与力学性能。结果显示,T形接头焊缝区主要为网篮状组织,在上部热影响区的交叉区为少量的针状α'相以及初生α相,下部热影响区交叉区为α相等轴组织。接头力学性能显示,抗拉强度与母材相当,平均弯曲角度为33.1°。完成了典型件的焊接,接头内部没有裂纹与气孔等缺陷,为轻量化构件制造提供了有效的焊接工艺。

有限元模拟仿真在压力容器对接接管焊缝相控阵超声检测工艺设计中的研究与验证

针对大壁厚压力容器接管焊缝多为窄间隙对接焊接头,超声检测中存在扫查路径复杂、定量定性精度差和检出率相对较低等难点,引入有限元模拟仿真技术。通过建立工件3D模型和不同类型的缺陷,模拟各缺陷在压力容器筒体外壁和接管内壁相控阵超声检测时的响应情况,优化相控阵超声探头、楔块设计和探头运动轨迹,最终实现检测工艺的理论设计。在带有自然缺陷的模拟试块上,验证检测工艺的准确性和可靠性。对比有限元模拟仿真和在模拟试块上的实际检测情况表明,经过仿真设计过的相控阵超声检测工艺可有效提高接管窄间隙焊缝中缺陷的检出率和检测精度。

Q460NH耐候钢药芯焊丝焊接接头耐蚀性研究

文中以公司自制CO_(2)保护CHT81W2耐候钢药芯焊丝焊接Q460NH耐候钢,焊缝金属的耐大气腐蚀指数高于母材的,通过选择w(Nacl)5.0%溶液中性盐雾试验检测焊接接头的腐蚀性能及电化学腐蚀试验研究CHT81W2耐候钢药芯焊丝焊接Q460NH耐候钢的耐蚀性能,结果表明,随着试验周期的增加,母材或者接头的失重率逐渐降低。前期接头失重率大于母材的,随后接头的失重率急剧下降,小于母材的;当达到120 h时,接头和母材数值相差不大,表明焊接接头和母材都具有较好的耐大气腐蚀性能,且接头相对于母材的耐蚀性能较好,测得原始焊接接头耐蚀性能的大小为:焊缝>母材>热影响区;经加速试验后,锈层能够有效地保护接头和母材不被腐蚀,使得加速试验后母材和接头的耐蚀性能高于原始母材和接头的。

45钢特厚复合坯真空电子束焊接头裂纹倾向分析

采用真空电子束焊接方法封焊并制备45钢特厚复合坯,通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度计、冲击试验机等设备,分别分析了45钢复合坯封焊过程中不同位置(1#起弧处、2#中部、3#收弧处)接头组织与力学性能。结果表明,焊接位置由起弧处向收弧处变化时,接头熔深几乎不变,热影响区域面积逐渐减小。1#接头焊后冷却速度相对较慢,焊缝根部无裂纹产生,组织为针状马氏体与团块状托氏体混合物,硬度为588 HV,焊缝根部冲击性能为25.7 J,断口呈韧性断裂;2#及3#试样焊后冷却速度快,焊缝根部产生明显的穿晶裂纹,组织均为针状马氏体,随着焊后冷却速度的加快,马氏体数量增多尺寸变细;硬度分别升高至674 HV与729 HV,冲击性能下降,分别为18 J与13.7 J,并呈脆性断裂。

转向架牵引拉杆局部电弧增材修复工艺研究

采用ER80S-G焊丝在焊前不预热的条件下对调质态40Cr钢进行电弧增材修复,模拟转向架牵引拉杆局部缺陷的挖补,对比分析了脉冲冷焊和常规TIG焊两种工艺在堆焊结合强度、微观组织、硬度分布以及对热影响区性能的影响程度等方面差异。结果表明:脉冲冷焊和TIG焊的堆焊层都结合良好,热影响区均未发现冷裂纹。脉冲冷焊的热输入较低,焊后冷却速度快,热影响区窄,试件焊后的角变形量仅为TIG焊的1/6,堆焊层和热影响区的晶粒比TIG焊细小,强度和硬度都高于TIG焊。虽然脉冲冷焊的熔覆效率低,但补焊的连接强度高、变形小、对母材性能的影响小,比TIG焊更适合于转向架牵引拉杆的局部增材修复。

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。

钢桥制造焊接技术与质量保证

我国钢桥制造业通过近十几年的努力,依托港珠澳大桥、沪苏通长江大桥、平潭海峡大桥、孟加拉国帕德玛大桥、深中通道、常泰长江大桥等超级桥梁工程,我国钢桥制造领域取得了长足进步,焊接技术也有了划时代的突破,如钢箱梁板单元自动化组装和焊接技术,U肋角焊缝双面焊,U肋角焊缝全熔透焊技术等。研发出高性能桥梁钢和配套焊材;引入并应用机器人焊接装备,建成了多条钢箱梁板单元焊接生产线和钢桁梁弦杆焊接生产线;采用小型焊接机器人实现小空间下的焊接自动化应用;采用先进的相控阵探伤技术和板单元破坏检测技术,整体提高了焊接质量。目前,我国正在由造桥大国向造桥强国迈进。

Q345R钢双层冷却器开裂原因分析及焊接处理

在石油化工生产企业,材质为Q345R普通低合金钢的容器、设备长期在高温环境中运行,在温度、压力交变的环境下承受不同的外界载荷,最终导致开裂泄漏,严重影响正常运行,甚至面临报废。为了解决存在的实际问题,保证一次性焊接修复成功,有效延长设备的使用寿命,文中对Q345R钢双层冷却器开裂原因进行分析,对焊接处裂纹的有关问题进行阐述,论述裂纹彻底切除和先堆焊的优缺点,论证修复时降低焊缝拘束度以减小残余应力的具体操作。

涡轮增压器涡轮盘与转子轴摩擦焊焊接性能的研究

针对涡轮增压器GH2132材料涡轮盘与42CrMo材料主轴的摩擦焊从焊接工艺到力学性能、金相组织进行了研究分析,通过对不同工艺参数(时间和压力)得到的接头进行宏观、微观检验和力学性能检测,观察了试样的焊缝状况,用光学显微镜观察分析了焊缝的金相组织特征,对焊缝进行硬度测试(HV0.5),分析硬度分布特征,并用能谱仪对界面处合金元素成分进行数据分析。通过对焊缝宏观和微观特征进行分析得到理想的焊接参数,确定了关键工艺参数及设备的选取要求,为高温合金材料异性材料的摩擦焊接工艺提供了参考和借鉴。

矿用零部件绿色再制造修复技术研究进展

为推动矿业再制造行业的发展,对矿山工程可持续发展视角下的矿用零部件绿色再制造修复技术进展进行研究。阐述了绿色再制造生产模式的基本内涵,从产业政策与技术环境的不断优化和试点企业数量逐步增加两个方面分析再制造产业发展现状。在深入研究中发现,堆焊修复技术是一种早期较为常用的矿用零部件再制造技术,但在堆焊中工件受热不均匀易产生较大内应力及变形等缺陷;热喷涂修复技术能在零件磨损表面形成一层抗腐蚀、耐磨的喷涂层,应用前景广阔;电刷镀修复技术适用于较轻的矿用零部件表面磨损处理;随着再制造技术与激光熔覆技术的组合,开发了激光再制造修复技术,全面提升了失效零部件的绿色再制造修复的自动化控制和规模化生产。

北美项目轨道车辆车体吸能盒焊接过程研究

吸能盒管理是北美项目车体的关键技术难点,吸能盒的存在不仅可以吸收冲击能量,还能防止司机室在碰撞过程中发生穿透,确保司机安全,因而对吸能盒生产过程控制极为严格,尤其是对焊接过程的控制,焊缝质量可直接影响吸能盒压溃变形的稳定性,文中主要研究了一种成功应用于北美轨道车辆吸能盒的焊接过程。