1Cr5Mo钢管道异质焊接接头开裂原因分析

老、旧在役1Cr5Mo钢异质焊接接头压力管道在工业生产中仍保有一定数量的存在。本文通过应用金相、光谱、硬度和电镜等检测方法,对在定期检验中发现的1Cr5Mo钢管道异质焊接接头裂纹进行分析,并阐述了其开裂是因为热应力、碳迁移和疲劳应力等综合作用的结果;最后对裂纹缺陷的返修、管道的监控运行、定期检验的侧重点等方面提出了建议。

Hastelloy C-276/316L脉冲激光异质焊接微观组织研究

为评价激光焊接AP1000部件工艺的可靠性,探究Hastelloy C-276与316L异质焊接焊缝的元素偏析及组织结构,利用Nd:YAG脉冲激光进行焊接,借助光学显微镜和电子探针X射线微区分析仪等分析测试仪器,对焊缝显微组织、元素成分及金相形貌进行分析。结果表明:焊缝组织晶粒细化,焊缝中部以细小等轴晶为主、边缘以柱状晶为主,且焊接接头两侧热影响区极窄;依据元素宏观分布,焊缝可分为3个区域,焊缝两侧元素成分急剧变化,中部均匀;元素存在微观偏析,晶界处Mo元素富集。焊缝组织以γ奥氏体为主,并未发现明显δ铁素体生成。

0Cr18Ni9/20G钢异质焊接接头的耐硫化氢应力腐蚀开裂性能

用A302和ENiCrFe-3焊条焊接0Cr18Ni9和20G钢,采用慢应变速率拉伸试验(SS-RT)研究了时效前后异质接头在不同浓度H2S溶液中耐H2S应力腐蚀开裂(SSCC)行为。结果表明:两种焊条焊接的异质接头的力学性能随时效时间延长而下降,时效后ENiCrFe-3焊条的接头性能较A302的好;两种焊条的异质接头腐蚀敏感性都随H2S浓度的提高而显著提高;ENiCrFe-3焊条接头的耐应力腐蚀性能较A302的好;经600℃×56 h时效处理后,异质接头的耐应力腐蚀性能得到明显改善;时效时间延长到98 h后,接头耐应力腐蚀性能又有所下降。

30CrMnSiNi2A钢异质焊接及接头力学性能研究

以HTJ-3焊条为对比焊条,应用插销试验研究了HTG-1焊条焊接调质态30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性,分析了预热温度对冷裂纹敏感性的影响,测试了HTG-1焊条所焊接头的力学性能。结果表明:采用HTG-1焊条可以有效地降低该钢焊接冷裂纹敏感性;预热温度增加,抗冷裂效果更好。焊缝金属冲击韧度远大于母材,对试验温度不敏感,断口为韧性断口;焊接接头拉伸试样断裂于焊缝,强度远低于母材。

铝合金-镁合金间搅拌摩擦异质焊接研究现状

综合了近几年铝-镁搅拌摩擦异质焊的研究成果,分析和讨论以下几个方面的内容:(1)铝-镁异质焊的焊接性能及其影响因素;(2)焊接过程中的热输入情况及焊缝处的温度分布;(3)焊缝的力学性能及其影响因素;(4)焊缝的宏观、微观组织及其在局部升温和塑性变形下的演化过程,着重分析了金属间化合物的生成、形貌和分布、及其对焊缝力学性能的影响;(5)对未来研究的展望。

异质焊接接头加热过程中的碳迁移现象研究

对两类焊材施焊的SUS3O4与G102异质接头分别进行了短期与长期加热，之后作了接头碳元素分布的电子探针扫描分析及显微硬度测定。结果表明，长期加热之后，采用A302焊材施焊的接头焊缝与G102界面附近存在明显的增碳区、脱碳区以及较大的显微硬度“落差”，使接头的高温蠕变性能恶化；采用Inconel82焊材的接头G102例焊接热影响区碳化物沿晶界大量析出，使该部位的抗高温氧化性能降低。

高强度铝合金异质焊接头热处理后的微观形貌分析

以ER5183、ER5356与ER5556为填料,利用气体保护钨极电弧焊对A7075与A7050高强度铝合金进行异质焊接,焊接后再施以人工时效(T1)、固溶处理+不完全人工时效(T5)及固溶处理+完全人工时效(T6),研究不同热处理方式对其接头微观结构的影响。由金相显微观测可知,经T5与T6热处理后会有大量析出物出现在热影响区晶粒内部与晶界处,并产生沿晶破裂的现象。由断裂面微镜观观测可知,经T1热处理后合金样品的破裂面为韧窝状组织,属于延性破坏;而经T6热处理后破裂面的部分区域仍保持韧窝状组织,但也有部分区域转变为脆性破坏。

Cr5Mo工艺管线异质焊接接头性能分析

运用组织分析、断口金相学、硬度检验、高温性能试验和有限元法等方法对Ｃｒ５Ｍｏ工艺管线的异质焊接接头进行了研究。

Cr5Mo/A302异质焊接接头C扩散及其对高温蠕变寿命的影响

基于时效处理实验、微观硬度测量和Fick第二定律,对Cr5Mo/A302异质焊接接头的C扩散行为进行研究,随后对已存在200μm脱碳层的异质焊接接头和没有脱碳层的焊态接头进行持久实验,研究了脱碳层在不同应力水平下对接头寿命的影响.结果表明,随时效时间的延长,增、脱碳现象加剧,增、脱碳层的宽度变化均遵循抛物线型规律,实验测量结果与Fick第二定律拟合结果基本一致.预先形成的脱碳层在高应力条件下,可以成倍降低接头持久高温寿命,导致接头发生提前断裂,但是随着应力水平不断降低,断裂时间不断提高,预先形成的C扩散对接头持久寿命的影响程度不断下降,当应力降低到接头抗拉强度的36%以下后,其影响可以忽略.建立了C扩散影响因子S与应力的关系,并确定了已存在脱碳层对高温持久寿命不产生影响的临界应力值.

DD407/IN718高温合金异质焊接接头的组织及高温变形行为

采用连续光纤激光器对DD407单晶、IN718多晶高温合金实施对接焊,研究了标准热处理前后接头微观组织、成分偏析的演化及接头的高温拉伸变形行为。结果表明,在优化焊接参数下,接头熔合区组织包括平面晶区、胞状晶区、柱状晶区和等轴晶区,熔合区中心线两侧枝晶生长形态差异明显。焊接态接头熔合区硬度低,存在明显的微观偏析;标准热处理后,熔合区偏析得以改善,接头熔合区硬度超过两侧母材硬度。接头单晶热影响区存在局部硬化区,多晶热影响区存在较窄的软化区及晶界液化现象。接头在650℃拉伸时,抗拉强度达1111MPa,延伸率可达9.42%,断裂位置位于多晶母材侧。接头高温拉伸塑性变形方式主要为单晶母材、熔合区的位错多系滑移以及多晶母材的位错滑移和晶界滑动,拉伸断口呈多源开裂特征,裂纹源区存在韧窝和冰糖状断口形貌。接头多晶侧热影响区的晶界液化并未对接头短时高温力学性能产生明显影响。

T91小径管异质钢的焊接工艺研究

研究了T91与10CrMo910钢的异质焊接工艺,确定出预热和层间温度,选择了焊接材料,制订出相应的工艺参数和焊接、热处理工艺。通过焊接工艺试验评定表明:此焊接工艺选择适当,焊接接头的力学性能、显微组织满足要求,可以保证工程焊口质量。

Hastelloy C-276/316L激光异质焊焊缝腐蚀性能

利用连续激光对Hastelloy C-276和316L进行焊接,借助电化学腐蚀方法比较焊缝中心附近和母材在酸性、中性、碱性溶液中的腐蚀性能,并利用扫描电子显微镜和X线能量色散谱分析腐蚀形貌以及腐蚀表面元素成分。结果表明:在酸性环境中,抗腐蚀性由大到小的顺序为C-276的抗腐蚀性、焊缝、316L;在中性环境中,焊缝的抗腐蚀性和母材的相似;而在碱性环境中,焊缝的抗蚀性优于316L的,而其腐蚀趋势大于C-276的,但腐蚀速率小于C-276的;C-276中Mo元素较316L中的多,认为焊缝中Mo元素主要来自C-276,而Mo元素在焊缝枝晶间、枝晶杆的含量差别是造成焊缝在酸性、中性溶液中枝晶间腐蚀的重要原因之一;在碱性溶液中焊缝发生点蚀,这与晶格缺陷有关。

12Cr/30Cr2Ni4MoV异质接头低周疲劳性能

文中研究了12Cr/30Cr2Ni4MoV异质焊接接头的显微组织、显微硬度和室温低周疲劳性能.结果表明,母材12Cr的显微组织是板条状回火马氏体,母材30Cr2Ni4MoV是板条状回火马氏体和粒状回火贝氏体,过渡层和焊缝的显微组织为粒状回火贝氏体,且焊缝由柱状晶区与等轴晶区交替构成.30Cr2Ni4MoV比12Cr有更高的显微硬度,过渡层的硬度最低,热影响区的显微硬度梯度变化.12Cr,30Cr2Ni4MoV和过渡层的低周疲劳性能表现为循环软化特征,焊缝循环初期硬化随后软化;过渡层的疲劳过渡寿命最高;12Cr与过渡层之间的熔合界面是整个异质焊接接头低周疲劳最薄弱环节;焊缝柱状晶区的晶界或亚晶界分布的第二相粒子与基体的不协调变性,容易萌生疲劳裂纹.

激光能量偏移对304/C-276异质焊缝元素分布和力学性能的影响

采用脉冲激光实现304不锈钢与C-276合金异种材料的焊接成形,利用几何方法计算不同激光能量偏移量条件下C-276在焊缝中的熔化比例,借助电子探针对焊缝主要元素进行宏观分析,获得C-276熔化比例与焊缝Fe、Ni两大元素在焊缝处的分布关系,并检测不同激光能量偏移条件下焊缝的力学性能。结果表明:304/C-276各异质焊缝化学元素分布均匀,且过渡区较窄,激光能量偏移量对异质焊缝元素含量影响较为显著,随着激光能量偏移量的增加,焊缝中Ni、Mo和W元素逐渐增多,Fe元素逐渐减少,Cr元素变化不大;C-276熔化比例与焊缝中Fe和Ni元素分布满足杠杆原理;304/C-276各异质焊缝的抗拉极限强度均低于304和C-276母材的,当激光能量偏向C-276母材+0.2^+0.3 mm时,焊缝抗拉极限强度达到最佳状态。

机床用铝合金/不锈钢的异质搅拌摩擦焊工艺

采用不同工艺参数下的搅拌摩擦焊对接焊方法,进行了机床用6063铝合金/304L不锈钢的异质焊接试验,并进行了接头的X光无损检测以及显微组织和力学性能测试。结果表明,搅拌头旋转速度500~650 r/min、焊接速度155~185 mm/min时可获得良好的焊接接头;接头抗拉强度可达139 MPa,达到6063铝合金母材抗拉强度的67%,达到304L不锈钢母材抗拉强度的17%。搅拌头旋转速度优选550 r/min、焊接速度优选180 mm/min。

铜与铝异质搅拌摩擦焊的工艺研究

采用不同的工艺参数对3 mm厚的T2纯铜板材与5383铝合金板材进行了对接搅拌摩擦焊试验,并对焊接接头的显微组织、拉伸性能和耐腐蚀性能进行了测试与对比分析。结果表明,选择适当的工艺参数,可以实现T2纯铜板材与5383铝合金板材的对接搅拌摩擦焊,搅拌头旋转速度、焊接速度和轴肩压力都会影响接头的拉伸性能和耐腐蚀性能,其优选的工艺参数为:搅拌头旋转速度ω=950 r/min、焊接速度v=140 mm/min、ω/v=6.79、轴肩压力P=8 kN。

体育器材用镁合金/铝合金异质FSW接头的疲劳性能研究

以单面对接方式,进行了体育器材用AZ31镁合金与7005铝合金的异质搅拌摩擦焊接(FSW)实验,并进行了接头的显微组织、疲劳性能测试与分析。结果表明,该异质FSW接头的疲劳断裂位于焊缝处;在0.65σb应力加载级别时,异质FSW接头的疲劳寿命分别是AZ31镁合金母材的50%、7005铝合金母材的38%。

铜与锡基钎料的异质搅拌摩擦焊工艺研究

对4 mm厚的T2纯铜板和锡基钎料Sn99.3Cu0.7板进行了搅拌摩擦焊(FSW)对接焊工艺试验,并对焊接接头的显微组织、物相组成、力学性能和耐蚀性能进行了测试与对比分析。结果表明,采用FSW方法可以实现T2纯铜与锡基钎料Sn99.3Cu0.7的对接焊,获得力学性能和耐蚀性均良好的焊接接头;接头金属间化合物层由Cu6Sn5相组成,接头抗拉强度达到锡基钎料母材的83.78%、伸长率达到锡基钎料母材的77.27%;FSW接头的腐蚀电位较较传统钎焊接头正移205 mV,FSW接头的耐蚀性明显提高。

高锰钢和U71Mn钢在加焊接介质焊接时的接头组织

用一种焊接介质，采用等离子弧堆焊结合闪光对焊的方法将ＺＧＭｎ１３钢和Ｕ７１Ｍｎ钢加焊接介质进行焊接。结果发现ＺＧＭｎ１３钢热影响区内无碳化物析出，Ｕ７１Ｍｎ钢热影响区内无马氏体产生。中间介质为单相奥氏体组织。

散热器用铜与铝合金异质FSW接头的组织与性能研究

采用1100 r/min旋转速度、180 mm/min焊接速度,进行3 mm厚散热器用T2铜与6061铝合金的对接搅拌摩擦焊试验,并对接头进行了X光无损检测、显微组织、显微硬度和力学性能的测试与分析。结果表明,搅拌摩擦焊可以实现T2铜与6061铝合金的高质量异质连接,接头的显微硬度呈"W"型分布、抗拉强度达到T2铜母材的95%、伸长率达到6061铝合金母材的97%。