焊接热输入对690 MPa级HSLA钢焊缝金属组织与力学性能的影响

采用自研直径4.0 mm的焊条对厚度为27 mm的690 MPa级HSLA钢进行不预热焊接,研究了焊接热输入对焊缝金属组织和性能的影响及强韧化机理.结果表明,焊接热输入由13 kJ/cm提高至19 kJ/cm对焊缝金属组织结构及其强韧性产生了显著影响,对接接头抗拉强度、硬度呈现降低趋势,焊缝金属−50℃冲击吸收能量呈现先升高后降低趋势.16 kJ/cm热输入条件下获得了良好的强韧性,对接接头抗拉强度为828 MPa,焊缝中心−50℃冲击吸收能量为71~90 J,均值为80 J.13 kJ/cm及19 kJ/cm热输入条件下焊缝金属强韧性较低,前者与焊缝金属中板条贝氏体及侧板条铁素体形成有关,后者与其中粗大的M-A组元形成相关.热输入16 kJ/cm条件下,充分形成了塑性良好的针状铁素体组织,针状铁素体和贝氏体呈交织分布,同时,细小弥散分布的M-A组元并未对其韧性产生显著的负面作用,焊缝金属获得了良好的强韧性配合.

C和W对低合金Cr-Mo钢焊缝金属组织和冲击韧性的影响

使用OM、SEM、EPMA、EBSD等手段并进行热膨胀和冲击等实验,研究了C和W元素对第四代钠冷快堆用低合金Cr-Mo钢钨极氩弧焊(TIG)熔敷金属微观组织和冲击韧性的影响。结果表明:多道次焊接热循环使多层多道焊缝金属的组织分布不均匀,分为表层焊缝组织和中间焊缝组织。表层焊缝组织,可分为熔化区(MZ)、粗晶区(CGHAZ)、细晶区(FGHAZ)、不完全相变区(ICHAZ)、临界再热粗晶区(ICCGHAZ)以及亚临界再热区(SCHAZ)。在中间焊缝金属中,有沿着原奥晶界分布的链状组织和等轴晶组织。等轴晶组织为回火贝氏体,韧性较好。链状组织中含有大量的二次硬化相M-A组元且存在应力集中,促进裂纹萌生并恶化焊缝金属韧性。提高C含量能促进表层焊缝金属中板条贝氏体和中间焊缝金属中链状组织的形成,从而恶化焊缝金属韧性;提高W含量能促进表层焊缝金属中板条贝氏体的形成、抑制中间焊缝金属中链状组织的形成,从而改善焊缝金属的韧性。

La含量对高锰奥氏体钢焊缝金属微观组织及力学性能的影响

采用埋弧焊工艺制备含镧(La)高锰奥氏体钢(Fe-24%Mn)焊缝金属,研究了La含量对焊缝金属微观组织、非金属夹杂物类型和尺寸分布及力学性能的影响。结果表明,当La含量依次为0、0.042%、0.098%时,焊缝金属中典型夹杂物分别为Mn-Al-Si氧化物+MnS复合夹杂物、La_(2)O_(3)夹杂物、La 2 O 2S夹杂物,夹杂物平均尺寸分别为0.56、0.43、0.48μm,数量密度分别为4845、5605、5950个/mm 2。与未添加La的焊缝金属相比,适量La的加入明显细化了焊缝金属凝固组织,并提高了其力学性能。其中La含量为0.042%的焊缝金属表现出最佳的力学性能,其断裂方式为韧性断裂,断口形貌表现为密集分布的小尺寸等轴韧窝。这可以归因于细小且数量众多的La_(2)O_(3)与初生奥氏体点阵的错配度低,有效促进了奥氏体异质形核,细化了凝固组织;另外,位于韧窝底部的La_(2)O_(3)与基体之间良好的结合能力有助于延缓裂纹扩展至夹杂物时的应力集中,从而增强了焊缝金属的力学性能。

X80管线钢自动焊焊缝冲击能量分配研究

针对X80管线钢实心焊丝自动焊的焊缝金属,采用仪器化冲击试验方法,研究了焊缝金属冲击能量分配和温度敏感性。结果表明,工程常用测试温度(-10℃)条件下,X80管道实心焊丝自动焊的焊缝金属冲击韧性(128~195 J)良好;总冲击吸收能量数据波动显著大于裂纹形成能量,主要原因是裂纹扩展过程吸收能量波动较大引起的;系列温度冲击试验的总吸收能量和裂纹形成能量均具有上平台特征,但裂纹形成能量数据曲线的上平台温度范围(-40~20℃)更大,且随着试验温度升高,裂纹形成能量占比表现出非线性降低特性。长输管道工程设计温度范围(-40~20℃)内,焊缝金属裂纹形成能量测试结果具有温度无关性特征,依据上平台温度试验结果制定验收指标,可能不利于对焊缝金属裂纹萌生的控制,建议进一步开展相关研究,制定焊缝金属起裂韧性指标,从根本上控制焊缝金属裂纹的萌生。

水利金属结构的钢焊缝无损检测技术分析

无损检测技术是钢结构焊缝检测的常用手段,水利金属结构钢焊缝检测是无损检测技术应用的重要领域,其优点在于检测过程不会造成被检测对象的损害。文章在分析各类无损检测类型在钢焊缝检测中的应用基础上,进一步总结水利金属结构钢焊缝无损检测技术中超声检测、渗透检测与磁粉检测等技术中的应用,提出无损检测应结合不同施工条件和适当时机展开,以保证检测质量。

焊接工艺对TP304钢焊缝金属组织及性能的影响

针对TP304不锈钢,采用三种不同的焊接工艺方法,选取合适的焊接工艺参数,成功制备三组完整的焊接接头.通过X荧光化学成分分析、显微组织观察和显微硬度试验研究了不同焊接方法对TP304不锈钢焊缝金属组织和性能的影响.结果表明,不同焊接方法下焊缝合金成分有所差异,且分布不均;各焊层显微组织形态和晶粒大小差异较大;整个接头的硬度值分布并不均匀,焊缝高于热影响区,热影响区高于母材.三种焊接方法相比,TIG-MAG焊缝的硬度值最大,TIG-SMAW的最小.对于薄板不锈钢焊接,TIG-MAG组合焊法优选.

超低碳贝氏体钢埋弧焊焊缝金属的组织与力学性能

针对超低碳贝氏体钢HQ785DB的焊接特点,在低碳钢焊丝的基础上设计了一种埋弧焊用焊丝,将该焊丝匹配氟碱型SJ101焊剂对该钢进行焊接,研究了焊缝金属的显微组织、力学性能及冲击断口形貌。结果表明:焊缝金属组织以针状铁素体和板条贝氏体为主,另有少量弥散分布的粒状贝氏体;焊缝金属的抗拉强度为806.25 MPa,伸长率为16.78%,20℃时的冲击吸收功为183.25J;冲击断口上存在大量韧窝,以微孔聚集型的韧性断裂为主。

稀土在钢焊缝金属中的吸氢作用

本文探讨了稀土金属合金及其氧化物与焊缝金属中扩散氢作用的规律。试验结果表明,它们都可降低焊缝金属中的扩散氢含量,但它们的加入量各有不同的临界值,因此,利用稀土金属合金及其氧化物是研制超低氢焊接的一种好材料。

P92钢焊缝金属高温低周疲劳行为分析

P92钢常用于锅炉高温、高压主蒸气管道等部件,其焊接接头性能的优劣直接关系到机组的安全可靠运行.文中通过P92钢焊缝金属在630℃下的低周疲劳试验,研究了低周疲劳行为及其循环应力应变关系,采用塑性应变能密度对其低周疲劳进行了寿命预测,并根据断口形貌,分析了P92钢焊缝金属的断裂机理.结果表明,P92钢焊缝金属表现出循环软化特征;其低周疲劳寿命与应变幅值满足Coffin-Manson关系;采用塑性应变能密度的方法可以很好地预测P92钢焊缝金属低周疲劳寿命.二次裂纹密度的增加是其在高应变幅下寿命下降的主要原因.

焊接方法对9Ni钢焊缝金属低温韧性的影响

用手工电弧焊、埋弧焊两种焊接方法分别对9Ni钢板进行对接焊,通过冲击试验对焊缝金属的低温冲击韧性进行了研究,利用金相显的影响微镜、扫描电镜、透射电镜、EBSD等科研仪器分析和对比了两种焊接方法对焊缝金属的组织、晶粒尺寸及晶界角度特征。试验结果表明:采用手工电弧焊、埋弧焊施焊的焊缝金属在-196℃的平均冲击吸收功分别为86.7和116 J,埋弧焊焊缝金属的冲击吸收功较高。手工电弧焊、埋弧焊焊缝金属的组织均为奥氏体和析出相组成,手工电弧焊的焊缝金属的结晶形态呈树枝状,埋弧焊焊缝金属的结晶形态为胞状树枝晶,偏析分散。手工电弧焊、埋弧焊焊缝金属中奥氏体平均晶粒尺寸分别为132.16和104.97μm。埋弧焊焊缝金属组织偏析分散、奥氏体晶粒尺寸较小是其低温冲击吸收功升高的主要原因,同时埋弧焊焊缝金属中大角度晶界数量的增加也是导致其韧性增加的原因。

低合金高强度钢焊缝金属中针状铁素体的微观组织

利用光学显微镜,扫描电子显微镜及EBSD(electron backscattering diffraction)分析技术对800MPa级低碳微合金高强度钢的焊缝金属进行了分析.结果表明,焊缝金属组织主要为针状铁素体和贝氏体.针状铁素体以夹杂物为核心形核,该夹杂物主要是以Al2O3为核心形成的钛氧化物.针状铁素体以夹杂物为核心多维形核呈放射状生长,仅某些方向的针状铁素体晶核迅速长大,生长方向存在取向择优.EBSD分析同样表明针状铁素体晶粒存在取向择优.观察到由同一夹杂物生长,沿同一直线方向背向生长的针状铁素体取向相同,沿不同方向生长的针状铁素体取向不同,说明其沿原奥氏体惯习面生长,并非与夹杂物共格.

X65管线钢焊缝金属断裂韧度的统计分布

基于焊接制造过程的影响 ,焊缝的断裂韧度具有本质的变异性。文中进行X65管线钢焊缝断裂韧度测定试验 ,建立确定断裂韧度统计分布模型 ,经多种数理统计检验 ,对断裂韧度指标δC 的统计分布函数进行了统计拟合检验。统计结果表明威布尔分布函数是描述断裂韧度指标δC 的最佳拟合分布函数。

热输入对3Cr耐候钢MAG焊缝金属组织和性能的影响

采用三种热输入进行3Cr耐候钢MAG焊,借助金相显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜分析了热输入对焊缝金属组织和性能的影响.结果表明,三种热输入焊缝金属组织主要由板条贝氏体、粒状贝氏体和M-A组元组成.随着焊接热输入的增加,焊缝组织中粒状贝氏体含量增加;M-A组元含量增加且尺寸增大.随着热输入的增加,焊缝金属冲击韧性降低.组织粗化、M-A组元含量增加尺寸增大是导致其韧性降低的主要原因.接头不同区域耐蚀性能相当,腐蚀产物主要由α-Fe OOH组成.热输入为8~12 k J,采用所选焊丝焊接高强耐候钢能够获得强韧性、耐蚀性匹配良好的焊接接头.热输入为8 k J,接头综合性能最佳.

P92钢焊条电弧焊焊缝金属热裂纹及其特征

采用工程试样和实验室试样,通过缺陷形貌观察和缺陷断面上合金元素能谱分析,研究P92钢焊条电弧焊焊缝金属中短小形缺陷的性质及其特征。结果表明,两种试样缺陷断面上均观察到方向性一致的树枝晶和自由凝固结晶晶胞,实验室试样还观察到缺陷产生于高温下,据此可确定该缺陷为焊接热裂纹且属结晶裂纹。裂纹位于焊道收弧处;在焊缝不同深度呈现星形状或线状不同形貌;裂纹中可以存在氧化层或夹渣;裂纹面上未观察到S,P,B的显著偏析,但发现W,Cr,Si,V等元素偏析。元素偏析可能影响最后结晶区域结晶模式与结晶组织,从而影响热裂纹的形成。

地铁转向架用P355NL1钢焊缝金属的低温冲击韧性

对地铁转向架用P355NL1钢焊缝金属进行了低温冲击试验,分析了焊缝金属的显微组织和化学成分对其低温冲击韧性的影响,并通过断口形貌观察分析了其断裂机制。结果表明:焊缝金属的显微组织包括先共析铁素体(PF)、侧板条铁素体(FSP)、细晶铁素体(FGF)以及针状铁素体(AF)等;大量的AF使其具有良好的低温冲击韧性;焊缝金属中含有硅、锰、镍等元素,促进了AF的生成并细化了晶粒;焊缝金属的韧脆转变温度为-42.70℃;-20~0℃时焊缝金属的断口形貌以韧窝为主,断裂方式为韧性断裂,断裂机理为微孔聚集型;-40℃时焊缝金属的断口形貌为韧窝和解理面相交织,断裂方式为韧-脆混合断裂;-60℃时焊缝金属的断口形貌已经完全变成解理断口,断口分布着河流状花样和解理台阶,为典型的脆性断裂。

低合金高强度钢焊缝金属夹杂物与针状铁素体形核的研究

针对５００～６００ＭＰａ级低合金高强度钢的韧性问题，研究了针状铁素体形成的机理，并对夹杂物的类型、成分对针状铁素体形成的影响进行了分析、探讨。指出：Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｓｉ等的复合氧化物夹杂可有效地促进针状铁素体形核，而ＭｎＯ·ＳｉＯ２夹杂和ＭｎＳ夹杂不能促进针状铁素体形核。

氢对18－8型奥氏体不锈钢焊缝金属力学性能与组织的影响

考察了高压气相热充氢对１８Ｃｒ－８Ｎｉ型奥氏体焊缝金属的力学性能与微观组织的影响。定量测试结果表明，充氢后焊缝金属的塑性明显降低，而强度变化不大；氢抑制了α＇马氏体的生成，由此否定了氢致α＇马氏体转变导致氢脆的观点。

新型耐热钢P91焊缝金属中的马氏体

介绍了P91钢焊缝金属中马氏体组织的形态及形成条件,分析了焊缝金属中马氏体组织的影响因素,探讨了马氏体组织对焊缝金属韧性的影响,提出了马氏体形态控制机理。结果表明,P91钢焊后状态的焊缝组织为板条马氏体+δ铁素体,焊后热处理状态的组织为回火马氏体+δ铁素体+碳化物,回火马氏体的板条碎化且板条间的位向消失,位错密度变小,焊缝中马氏体形态的变化在很大程度上受焊接热输入控制。在马氏体组织的影响因素中,合金元素及其优化含量对形成细小板条马氏体有重要影响,合理的焊接工艺参数(如小的焊接热输入、较低的预热温度和较低的层间温度)和焊后回火温度,对获得细小板条马氏体有益,焊接方法中,以钨极氩弧焊形成的马氏体形态最细小,埋弧焊缝马氏体最粗大,焊条电弧焊缝马氏体也较粗大。马氏体形态与焊缝韧性之间存在对应关系,即粗大板条马氏体的焊缝韧性很差,而细小板条马氏体的焊缝韧性优良。优化的合金系统和化学成分是控制板条马氏体形成的必要条件,而合理的焊接条件和工艺参数则是控制细小回火马氏体形态的充分条件,二者缺一不可。推荐了一项有效改善P91钢焊缝韧性的创新工艺,该工艺使得焊接工艺变得较为宽松,具有推广价值和应用前景。

长期服役后超超临界机组P92钢焊接接头焊缝金属中微裂纹的特征

利用光学显微镜、扫描电镜以及能谱仪对超超临界机组服役8 000h后的主蒸汽管道P92钢焊接接头焊缝金属中的微裂纹进行了观察,分析了微裂纹的形态、分布和性质。结果表明:P92钢焊接接头焊缝金属中的微裂纹呈蠕虫状断续分布,走向既有沿晶又有穿晶;在裂纹尖端区域有大量析出相;微裂纹的产生与应力和微区的组织状态有关,它起源于焊接过程中的低温区,是由微小脆化裂纹在应力场的作用下相互连接而形成的。

ASTM 4130钢焊缝金属微观组织研究

分析了ASTM 4130钢多层多道焊接头焊缝金属的组织特点和形成原因。结果表明,焊接接头的宏观形貌呈现铸造粗大组织形态,焊缝柱状晶沿最大温度梯度方向长大,后焊层对前焊层的热处理可以细化晶粒,获得细小的等轴晶,改善了焊缝的力学性能。焊缝组织主要为针状铁素体、先共析铁素体和粒状贝氏体,在铁素体周围有碳化物析出,在相邻焊层之间有细晶和柱状晶出现。