热输入对440 MPa级HSLA钢埋弧焊对接接头组织及性能的影响

采用20 kJ/cm,25 kJ/cm,30 kJ/cm三种焊接热输入进行440 MPa级HSLA钢埋弧焊试验,使用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、维氏硬度仪以及冲击试验机等实验仪器,研究了焊接热输入对接头显微组织和力学性能的影响。结果表明,三种不同的热输入下的焊缝金属的显微组织主要由先共析铁素体、侧板条铁素体、针状铁素体以及少量残余奥氏体组成,粗晶热影响区的显微组织主要由粒状贝氏体组成。随着焊接热输入的增加,焊缝金属中针状铁素体的含量不断降低,先共析铁素体和侧板条铁素体的含量逐渐升高;粗晶热影响区中粒状贝氏体的晶粒尺寸明显增大,焊缝金属中直径大于1μm的夹杂物占比从40.7%逐渐升高至59.9%,因此使得焊缝金属的强度和低温冲击韧性下降。当热输入为20 kJ/cm时,焊缝金属的平均硬度值最高,且低温冲击韧性达到最优;当热输入从20 kJ/cm开始增大时,焊缝冲击功从186 J下降至130 J,冲击断口中韧窝尺寸逐渐减小,深度变浅,断口形貌由韧性断裂向准解理断裂过渡,降低了裂纹扩展所需的能量,使得冲击吸收功不断减小。

耐候钢Q370qENH埋弧焊焊接接头锈蚀行为与机理研究

为了研究耐候钢Q370qENH埋弧焊材的锈蚀机理,对Q370qENH埋弧焊焊缝试样和基材试样进行浸泡腐蚀实验和电化学腐蚀实验,并对Q370qENH浸泡腐蚀后形成的锈层形貌和成分进行表征。结果表明,Q370qENH埋弧焊焊材焊缝处的耐蚀能力低于基材,其电化学阻抗为基材的38%。分析了Q370qENH埋弧焊材焊缝耐蚀能力低于基材的原因和表面锈层的形成机理,研究结果可为耐候钢在高速铁路钢桥等工程项目中的服役安全评估和维修养护提供科学依据和理论基础。

30mm厚EH420船板钢三丝埋弧焊接温度场数值模拟研究

为了减少焊接时产生的高温对热影响区韧性的影响,分别研究了焊接线能量、焊丝功率分配、焊接电压和焊丝间隔对温度场的影响。基于Visual-Environment有限元软件,利用双椭球热源模型,对30 mm厚EH420船板钢三丝埋弧焊接温度场进行了数值模拟。结果表明:1)当线能量从150.26 kJ/cm降低到104.72 kJ/cm时,粗晶区峰值温度降低了322℃;2)当线能量相同时,前丝功率占比从25.00%上升到41.67%,且中丝功率占比不变的情况下,粗晶区峰值温度降低了56.79℃;3)提高焊接电压后,粗晶区峰值温度、熔深和熔宽变化较小;4)焊丝间隔从20 mm增加到45 mm,熔池长度增大了50 mm,并在焊丝间隔40 mm之后出现由单熔池向双熔池转变的现象,粗晶区峰值温度呈现先增大后减小的趋势,焊丝间隔在35 mm达到最高温度1183.62℃;5)从拟合结果得出,在焊接30 mm厚的EH420船板钢“Y”型坡口时,线能量应采用174.54 kJ/cm,在此线能量下前、中、后丝的功率占比采用15∶11∶7且焊丝间隔为20~30 mm,能够有效避免出现焊接缺陷。研究结果既可以保证焊接质量,又可以大幅提高焊接效率,为企业降本增效提供新方法。

不同埋弧焊工艺N610CF钢焊接接头的微型剪切试验

目前,国内水电站N610CF钢常采用单丝埋弧焊进行焊接。相比于双丝埋弧焊,单丝埋弧焊的焊接生产效率较低,焊剂消耗较多。文中采用微型剪切试验对N610CF钢分别对单丝埋弧焊和不同焊接速度(ν_(1)=60 cm/min,ν_(2)=70 cm/min,ν_(3)=80 cm/min)的双丝埋弧焊下的焊接接头进行了接头力学不均匀性研究。结果表明:双丝埋弧焊接头与单丝埋弧焊接头一样,在具有良好塑性的同时又能兼具较高的抗剪强度。

N610CF钢双丝埋弧焊接头CTOD试验研究

依据GB/T 21143—2014,对不同焊接速度的双丝埋弧焊(v_(1)=60 cm/min,v_(2)=70 cm/min,v_(3)=80 cm/min)下的N610CF钢焊接接头焊缝区和热影响区(HAZ)进行了CTOD试验研究,并对断口的微观形貌和金相组织进行了分析。结果表明,采用单丝埋弧焊打底+焊接速度为60 cm/min的串联式双丝埋弧焊填充和盖面所得到的焊接接头(HAZ和焊缝区)的CTOD平均值为0.683 mm,离散系数为9.6%,综合的断裂韧性最好。

12Cr2Mo1V钢凸台附加填充丝埋弧堆焊工艺研究

针对12Cr2Mo1V钢加氢反应器壳体凸台采用单丝埋弧焊进行堆焊、制造效率低的问题,研究了采用附加填充丝埋弧焊的焊接方法堆焊12Cr2Mo1V材质凸台本体的工艺可行性。研究结果表明,在12Cr2Mo1V钢上采用附加填充丝埋弧焊进行本体堆焊,焊接工艺性良好;其工艺评定试验的各项力学性能完全满足母材的要求,特别是-30℃夏比KV_(2)型缺口冲击试验冲击值均≥54 J,抗回火脆化倾向评定试验结果均满足v Tr54+3Δv Tr54≤0℃的要求。与单丝埋弧堆焊相比,两枪六丝附加填充丝埋弧堆焊凸台可提高生产效率200%~250%。该项工艺研究在满足加钒钢凸台性能的前提条件下,能极大缩短凸台制造周期、节能减排,为加氢反应器先进绿色制造的发展提供了新的制造手段。

核电钢制安全壳埋弧横焊工艺研究

核电钢制安全壳筒体环缝焊接量较大,采用埋弧横焊工艺可有效提升焊接效率、保证焊接质量。针对42mm厚度的SA-738Gr.B钢板材开展了埋弧横焊工艺研究。结果表明:相比于K形坡口,采用X形坡口进行打底焊接更容易避免气孔和夹渣缺陷,分析认为采用气体保护焊打底+埋弧焊填充的焊接方式可有效保证打底焊接质量;采用不同热输入大小的焊接参数进行了埋弧横焊工艺试验,当热输入太小时,焊缝成形不良且容易产生未熔合缺陷;对不同热输入下的焊接接头进行了冲击韧度试验和硬度检测,结果均满足标准要求。通过本项研究,证明了钢制安全壳埋弧焊焊接质量可靠,焊接接头性能满足标准要求,为核电现场新工艺的推广应用提供了一定的指导。

低温钢A537CL.2和A516Gr.60的焊接工艺

文中以低温钢A537CL.2和A516Gr.60为研究对象,通过焊接性分析、焊材选用、坡口制备、焊接工艺试验和力学性能检验等过程,并有针对性地调整了焊接工艺,最终确定了力学性能合格的焊接工艺。随后,通过7 mm和8 mm A516Gr.60焊条电弧焊对比试验得出:焊缝抗拉强度与线能量呈负相关,焊缝硬度、焊缝冲击吸收能量与线能量呈正相关;通过8 mm和15 mm A516Gr.60埋弧焊对比试验得出:焊缝抗拉强度、焊缝硬度与线能量呈正相关,焊缝冲击吸收能量与线能量呈负相关;通过8,23,39 mm A537CL.2焊条电弧焊对比试验得出:焊缝抗拉强度和焊缝冲击吸收能量随着厚度的增加而增加,多道焊有利于降低焊缝和热影响区的硬度值;通过8 mm和23 mm A537CL.2埋弧焊对比试验得出:焊缝抗拉强度与厚度的关系不明显,焊缝冲击吸收能量随着厚度的增加而增加,厚度较大时采用较大的线能量会造成焊缝和热影响区硬度值升高。

埋弧焊焊接速度对Cr-Mo-V钢焊接接头性能的影响

采取5种不同焊接速度对临氢高压设备用Cr-Mo-V钢埋弧焊焊接接头性能的影响进行试验,结果表明焊接速度控制在24~27m/h时焊缝成形和接头性能良好。

25CrNiMo钢埋弧焊接头热影响区硬度分析

基于不同的焊前预热温度,对25CrNiMo钢进行埋弧焊试验,分析接头热影响区的硬度。通过试验确认,采用240℃焊前预热温度,可以对接头热影响区硬度进行有效控制,能够满足25CrNiMo钢埋弧焊接头在耐酸性工作环境中的使用要求。

电磁搅拌对管线钢埋弧焊熔敷金属低温韧性的影响

研究了电磁搅拌对管线钢埋弧焊熔敷金属低温韧性的影响，结果表明：电磁搅拌使０．２－０．６ μｍ的夹杂物数量增加，促进了奥氏体晶粒内针状铁素体的生成和细化，使晶内铁素体含量由８５．１％提高到９１．７％；抑制了晶界铁素体和侧板条铁素体的形成，使熔敷金属的低温冲击韧性明显提高。

焊剂碱度对管线钢埋弧焊熔敷金属显微组织和韧性的影响

研究了焊剂碱度对管线钢埋弧焊熔敷金属显微组织和韧性的影响。结果表明 :随焊剂碱度的提高 ,焊缝中锰、钛含量增加 ,而氧、硅含量降低 ,同时具有有利于针状铁素体形核的夹杂物尺寸和分布 ,促进了奥氏体晶粒内针状铁素体的形成 。

我国高性能管线钢埋弧焊焊丝的研究进展

简述了我国输油气管线钢的生产和应用,介绍了管线钢制管用埋弧焊焊丝研制工作,包括X60～X80级别管线钢的H08C、H08D、H05M、H03M系列埋弧焊丝的设计思想、成分设计及性能特点。还指出了X100级别高性能管线钢制管用焊丝的发展方向。

X80管线钢埋弧焊匹配焊丝试验

通过分析高强度低合金钢焊缝熔敷金属常见显微组织对其力学性能的影响,确定X80管线钢用埋弧焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体(AF)和少量粒状贝氏体(GB)的复合组织。从相变动力学原理出发,结合针状铁素体(AF)非自发形核机制和微合金组织韧化理论,选择Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系进行X80管线钢匹配焊丝的试制。结果表明,合理选择和控制合金元素,可以获得理想的焊缝熔敷金属组织和强韧性以及低温韧性要求,试制的1号焊丝能够满足X80管线钢的使用要求。

X100管线钢埋弧焊匹配焊剂及其接头性能分析

采用均匀设计法对X100管线钢埋弧焊用烧结焊剂进行设计,选用其中5种高碱度氟碱性焊剂,配合焊丝进行埋弧自动焊接试验,着重分析了两种焊剂焊接接头的拉伸性能、金相组织、硬度、冲击吸收功及冲击断口形貌等.结果表明,焊剂中适量添加MnO对焊剂工艺、接头韧性有较大影响,它可以提高焊缝熔深,增加渣的流动性,抑制咬边,同时抑制高温铁素体的生成而对焊缝中针状铁素体的形成有利.所研制的5种焊剂中,2号焊剂焊接接头综合性能最佳,满足X100管线钢API—5L标准要求.

Q390E钢埋弧焊焊接接头组织与性能

为了开发Q390E钢焊接工艺,首先对Q390E进行斜Y坡口抗裂性试验,以确定预热温度,然后进行埋弧焊对接试验,对焊后Q390E钢进行了焊接接头力学性能测试及金相组织观察分析。结果表明:Q390E钢抗裂性较好,焊前可不进行预热;焊缝处金相组织为先共析铁素体(PF)+侧板条铁素体(FSP)+针状铁素体(AF),低温冲击韧性较差;热影响区粗晶区晶粒粗大,硬度较高,但没有出现淬硬组织,热影响区综合力学性能良好;焊接钢板室温拉伸、弯曲性能合格。

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。

管线钢大电流双面高速埋弧焊接用焊丝研制

介绍了石油、天然气输送管线用埋弧焊丝的特征及高韧性焊丝成分设计原则。分别采用 92kg高频感应炉实验室冶炼 ,5 0 0kg中频感应炉半工业性冶炼和 30 0t顶吹氧气转炉工业化大生产冶炼 ,进行焊丝研制。对所研制的焊丝配合烧结焊剂SJ10 1,进行了无坡口双面埋弧焊试验 ,测试了焊缝成分、冲击韧度、金相组织、硬度和接头抗拉强度。用扫描电镜分析了冲击断口形貌及夹杂物组成 ,透射电镜分析了焊缝金属的微观结构 ,俄歇试验分析了B、Ti、N在焊缝中的分布。结果表明 ,B在原奥氏体晶界偏聚 ,可抑制先共析铁素体在晶界析出 ,弥散分布的细小夹杂物有助于针状铁素体的生成 ,配合降低S、P、气体元素和杂质含量 ,可使焊缝金属具有高的韧性。焊缝硬度在HV185～HV2 14之间 ,与母材平均硬度HV190为同一水平。

外场处理细化管线钢埋弧焊缝的显微组织

研究了电磁搅拌和氩弧表层快速加热等外场对管线钢埋弧焊缝显微组织的影响。结果表明 ,电磁搅拌改变了焊缝中非金属夹杂物的大小和尺寸分布 ,使尺寸位于0 .2～ 0 .6 μm之间的夹杂物数量增加 ,促进了奥氏体晶粒内针状铁素体的生成和细化 ,针状铁素体的含量由 85 .1%提高到了 91.7% ,提高了熔敷金属的韧性。而氩弧加热处理使焊缝表层的柱状晶消失 ,针状铁素体晶粒明显细化 。

X100管线钢双丝埋弧焊接头微观组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸及冲击材料试验机等对X100钢级管线钢组织与力学性能进行了研究.结果表明,X100钢级管线钢焊缝区组织主要为针状铁素体和粒状贝氏体,热影响区组织有多边形铁素体存在,且晶粒粗大,发生了软化和脆化.焊接接头最高抗拉强度和断后伸长率分别达805 MPa,10.7%.接头的冲击吸收功(-10℃)大于110 J;剪切面积百分比(-10℃)平均值达到85%,呈现为韧性断裂.硬度测试结果显示,热影响区硬度外焊高于内焊.