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。

等离子弧熔覆Fe-C-B-V系耐磨堆焊层的组织及性能研究

以硼铁、高碳铬铁、钒铁为原料,采用等离子弧熔覆技术在Q345钢表面堆焊Fe-C-B-V系铁基合金。使用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪等研究了堆焊层的显微组织;分别使用维氏硬度计和冲击试验机测量堆焊层的显微硬度和冲击韧性。结果表明,堆焊层显微组织主要由马氏体、网格状Fe_(3)(C,B)和Fe_(2)B、弥散分布的碳化物及硼化物等(如VB_(2)、VC、Cr_(2)B)硬质相构成;堆焊层的平均硬度高达904.58 HV10、冲击功为68.5 J。堆焊过程中形成的硼化物、碳化物作为硬质相提高了堆焊层的硬度和耐磨性,形成的碳化钒使组织从鱼骨状变成网格状,细化了晶粒,提高了堆焊层的冲击韧性。

气化炉激冷室堆焊层开裂原因

在对某气化炉进行定期检验过程中,发现气化炉激冷室内壁堆焊层存在大量树枝状裂纹,激冷水进口接管处出现穿透性裂纹。采用宏观观察、水质分析、金相检验、扫描电镜及能谱分析等方法对气化炉开裂原因进行分析。结果表明:气化炉底部黑水中含有大量氯离子,激冷室不锈钢堆焊层中镍元素含量较少,且气化炉长期在高温及应力条件下服役,最终导致堆焊层发生应力腐蚀开裂。

TiC钢结硬质合金与堆焊过渡层的界面组织及性能研究

采用ERNiCrMo-3焊丝在TiC钢结硬质合金上堆焊过渡层,使用扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、万能试验机对不同热输入下TiC钢结硬质合金/ERNiCrMo-3熔敷金属界面的组织性能进行研究。结果表明:TiC钢结硬质合金和ERNiCrMo-3熔敷金属之间存在厚度为60~150μm的熔合区。随着焊接热输入的增加,熔合区的厚度逐渐增加;当热输入为3.5 kJ/cm时,界面处组织分布均匀,无气孔、裂纹以及晶粒异常长大现象。母材和堆焊金属之间存在元素扩散现象,二者实现了冶金结合;母材和堆焊焊缝之间存在一个硬度逐渐变化的缓冲区域;TiC钢结硬质合金/ERNiCrMo-3堆焊金属界面剪切强度最高可达到443 MPa,满足恶劣工况下对耐磨件与基体结合性能的要求。

温度对Stellite6与Stellite21合金堆焊层组织与性能的影响

采用等离子堆焊技术在304H不锈钢上分别堆焊Stellite6和Stellite21钴基合金,研究了在550~650℃不同温度下钴基合金堆焊层的显微组织和性能演变规律。利用光学显微镜、扫描电镜与电子探针对堆焊层组织形貌及结合处元素分布进行观察分析,采用显微硬度计与电化学工作站分别对堆焊层的显微硬度与耐腐蚀性能进行检测。结果表明:两种合金堆焊层组织由熔合区的平面晶、中部柱状晶及顶部的等轴晶组成。随着温度升高,堆焊合金枝晶间距略有增大,熔合处无明显元素扩散,具有良好的组织稳定性。焊态Stellite6、Stellite21合金堆焊层的显微硬度分别为463、365HV0.3,受热后两种合金堆焊层硬度略有降低;焊态Stellite6、Stellite21合金堆焊层的腐蚀电流密度分别为1.312、10.848μA/cm^(2),受热后两种合金腐蚀电流密度均略增大。总体而言,在550~650℃下两种合金均具有较高的硬度和良好的耐腐蚀性能。

Y_(2)O_(3)对等离子堆焊WC/Ni60堆焊层组织及性能的影响

利用等离子堆焊在Q235钢板上制备镍基复合堆焊层,研究了不同含量的Y_(2)O_(3)对镍基碳化钨堆焊层组织及性能的影响。采用SEM、XRD分析了堆焊层的微观组织;使用维氏硬度计和端面高温摩擦磨损试验机对堆焊层进行了硬度和磨损性能测试。结果表明:Y_(2)O_(3)的加入促使堆焊层中碳化物规则化,以WC为核心向周围生长。堆焊层检测出主要的物相为γ-Ni(Fe)、WC、W_(2)C、M_(23)C_(6)、M_(6)C、Cr_(7)C_(3)、FeNi_(3)相。添加1.2%Y_(2)O_(3)的堆焊层维氏硬度达到最大值970 HV0.5,比未加Y_(2)O_(3)的堆焊层硬度高283 HV0.5,在高温摩擦磨损条件下磨损量最小为2.8 mg,摩擦系数为0.32,此时磨损机制为轻微的磨粒磨损。

基于镜面回波估计的热壁加氢反应器堆焊层缺陷多模式全聚焦成像

热壁加氢反应器长期在高温、高压和氢腐蚀等恶劣工况下运行,其内壁堆焊层的缺陷检测对设备安全至关重要。针对加氢反应器堆焊层的外侧超声检测技术难点,提出了一种基于镜面回波估计的多模式全聚焦成像检测方法。首先,使用镜面回波估计器进行仿真分析得到多模式全聚焦成像区域灵敏度,确定对缺陷敏感的超声路径;然后,获得不同路径下裂纹缺陷的全聚焦成像特征;最后,使用多模式全聚焦成像方法对试块堆焊层表面裂纹缺陷进行检测与定位。仿真及试验结果验证了该方法在内壁裂纹检测及缺陷定位精度上的可靠性,为行业提供了一种更经济高效的检测方案。

加氢裂化反应器内壁堆焊层开裂分析及返修探讨

对加氢裂化反应器内壁堆焊层进行检验,发现第一冷氢盘下部第11、16带堆焊层上有70 mm×75 mm、60 mm×50 mm糊状焊接缺陷,打磨后呈网状裂纹。通过外壁超声检测、磁粉检测,堆焊层渗透检测、铁素体含量测定、硬度测定、化学成分分析,金相组织分析等检测方法分析裂纹成因,确定堆焊层奥氏体不锈钢中铁素体含量不足,氢聚集和热应力叠加是形成裂纹的主要原因。提出针对性返修工艺、日常操作建议,其结果为同类、同工艺设备运行提供参考。

Fe-Cr-C-V等离子堆焊层改善旋耕刀耐磨性和冲击韧性

为解决农机触土部件耐磨性差、失效频繁等问题,该文采用等离子堆焊技术在65Mn钢基体上制备Fe-Cr-C-V堆焊层;利用金相显微镜、X射线衍射仪分析了堆焊层的显微组织和物相构成;利用显微硬度计、往复式摩擦磨损试验机、自制土槽磨损试验机、冲击试验机等设备测试了堆焊层的显微硬度、耐磨性及冲击韧性。结果表明,堆焊层与基体呈良好的冶金结合,Fe-Cr-C-V堆焊层主要由α-Fe、Cr7C3、M7C3([Fe,Cr]7C3)、Fe-Cr固溶体、VC等组成。与65Mn淬火钢相比,Fe-Cr-C-V堆焊层的维氏硬度提高了75%,磨损质量降低了约67%。与Fe-Cr-C堆焊层相比,Fe-Cr-C-V堆焊层维氏硬度提高了HV0.5100,冲击韧性提高了21%。与常用的65Mn铲尖相比,有Fe-Cr-C-V堆焊层的深松铲铲尖磨损质量减少了78%,与常用60Si2Mn旋耕刀相比,有Fe-Cr-C-V堆焊层的旋耕刀平均磨损质量减小约50%。该研究可为延长旋耕刀使用寿命提供参考。

正火对耐磨堆焊层组织与性能的影响

利用手工电弧焊对16Mn进行堆焊,并对堆焊接头进行正火处理。通过对堆焊层组织和力学性能进行表征及分析,结果表明:堆焊层热处理前组织为低碳马氏体,具有很高的强度硬度以及耐磨性,正火后堆焊层组织为铁素体和珠光体。随正火温度升高,硬度及耐磨性逐渐降低;试样冲击韧性都有所提升,但随正火温度升高试样冲击韧性值呈现减小趋势,断口形式多为韧性断裂。

L360QS/N06625冶金复合管堆焊层稀释率及性能研究

采用钨极氩弧焊在L360QS表面堆焊N06625,制备了冶金双金属复合管,并通过堆焊层Fe含量测试、无损检测及理化性能检测等方法研究了不同工艺参数下管坯的综合性能以及热输入量和冷却方式对稀释率的影响。结果显示,随着热输入量的减小,堆焊层Fe含量降低,但热输入量较低时会产生分层现象;热输入量相同时,采用水冷工艺后堆焊层Fe含量降低了2.06%;第一层、第二层焊接电流分别为175 A和185 A,送丝速度分别为1.3 mm/min和1.5 mm/min,焊接电压为14.5 V,焊接速度为250 mm/min,冷却方式水冷的方案4为L360QS/N06625冶金双金属复合管最佳堆焊工艺。采用此工艺焊后复合管材综合性能良好,其中堆焊层点腐蚀平均速率为0.148 1 g/m~2,晶间腐蚀平均速率为0.30 mm/a,满足设计和使用要求。

等离子弧堆焊WC增强镍基堆焊层的组织及耐磨性研究

为了研究不同含量的WC对镍基合金堆焊层组织及性能的影响,采用等离子堆焊在Q235钢板上制备了不同含量WC的镍基合金堆焊层。对堆焊层的物相、微观组织、维氏硬度、耐磨性进行分析。结果表明:添加不同含量WC后,堆焊层的物相主要为γ-Ni、M_(23)C_(6)、M_(6)C、Cr_(7)C_(3)、WC、W_(2)C及FeNi_(3)相;当WC添加量为30wt%时,堆焊层中部的共晶组织开始由片层状向块状发生转变,同时堆焊层的维氏硬度分布较为稳定,平均值为767.2 HV0.5,在室温条件下磨损失重最小,为3.9 mg;室温下堆焊层的磨损机理都以剥层磨损为主,其中30wt%WC添加量的堆焊层有最小的剥层破坏。

原位自生(Ti,V)C堆焊层的耐磨性能

为了研究大型往复压缩机的曲轴修复方法,采用激光堆焊技术对合金基体表面进行处理获得原位自生(Ti,V)C堆焊层.对获得的堆焊层进行金相组织观察和硬度试验,分析不同成分下堆焊层硬度和耐磨性能的变化规律.结果表明:随着合金层钒铁含量的增加,(Ti,V)C复合硬质相含量增加且分布均匀,堆焊层表面硬度逐渐增强,耐磨性能提高;当被测堆焊层试件中的钒铁含量为32.6%时,堆焊层硬度值为54.6 HRC,磨损量为0.4367 g,此时堆焊层的力学性能最佳且耐磨性最好.

反应堆压力容器不锈钢堆焊层剥离问题分析及工艺控制

反应堆压力容器(简称RPV)属于核电厂的心脏设备,长期在高温、高压、强腐蚀和强辐射的环境下运行。不锈钢堆焊层剥离属于RPV制造中的重大问题,处理代价大。选取华龙一号RPV制造过程中发生的主螺栓孔堆焊和顶盖密封面堆焊层剥离案例,对不锈钢堆焊层剥离的影响因素进行分析研究,提出了预防不锈钢堆焊层剥离的工艺控制关键点,包括:焊接方法、焊接位置、焊接参数、搭接量、预热、焊接工位及操作规范,为后续华龙一号RPV的制造提供了技术积累和工程经验。

德士古汽化炉激冷室堆焊层裂纹原因及应对措施

本文对德士古汽化炉激冷室运行环境进行了调查,通过分析介质成分、裂纹区金相检验、腐蚀敏感元素分析等手段取得了原始数据。对不锈钢堆焊层均匀腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀展开了分析,表明汽化炉激冷室长期处于富Cl^(-)、富氧、酸性的环境引起了表面点蚀。运行中附加的其他应力与堆焊层残余应力在敏感环境下发生应力腐蚀,加剧了早期的点腐蚀坑互联扩展。通过建议预防措施,可以为同类装置长期稳定运行提供经验借鉴。

核电堆芯补水箱镍基隔离层堆焊工艺研究

通过工艺试验,探索出了核电堆芯补水箱镍基大厚度隔离层堆焊的最佳工艺参数,并分别观察了最佳工艺参数条件下镍基堆焊层、热影响区和母材区域金相组织。结果显示堆焊层区域主要为奥氏体组织;母材区域为贝氏体+索氏体的机械混合物;热影响区组织为铁素体+索氏体混合物。对堆焊层进行无损检测及力学性能试验和抗腐蚀性能试验,结果达到技术要求。通过分析研究了镍基大厚度堆焊层性能、影响因素信控制措施,即合理匹配焊接工艺参数(焊接电流、焊接电压和焊接速度)、严格控制焊接热输入对堆焊层及热影响区的性能至关重要。

CMT堆焊巴氏合金堆焊层组织及力学性能

采用冷金属过渡(CMT)技术在20钢表面制备了巴氏合金堆焊层,利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、维氏硬度计和摩擦磨损试验机分别对堆焊层的金相形貌、物相组成、显微组织、元素分布、硬度和摩擦因数进行测试。结果表明,巴氏合金堆焊层的相结构并未发生变化,由硬质点SnSb相、Cu6Sn5相和软基体α-Sn相组成;由于热输入的降低,巴氏合金堆焊层的冷却速率提高,堆焊层晶粒明显细化,硬度约为40HV0.1,远高于铸造巴氏合金;由于显微硬度升高,巴氏合金堆焊层的摩擦因数和比磨损率均降低,分别为0.31和1.38×10^(-5)mm^(3)/(N·m);巴氏合金堆焊层的磨损机理为磨粒磨损。CMT堆焊技术可有效提升巴氏合金的硬度和耐磨性。

加氢设备壳体内壁单层带极电渣堆焊技术

采用试验与理论相结合的方法,研究了单层带极电渣堆焊技术在加氢设备壳体内壁堆焊方面的应用。在加氢设备常用的14Cr1MoR(H)和12Cr2Mo1R(H)材料上进行堆焊试验,并对试件进行组织和性能分析。结果表明,在文中焊接工艺参数下,试件的堆焊厚度达5~7 mm,超过国内4.0~4.5 mm通用要求,焊态下的堆焊层表面采用磁性法测定及按WRC-1992图测算铁素体含量均达5~10 FN范围,堆焊层表面及以下3 mm处的化学成分满足相关高标准规定,堆焊层截面无未焊透、裂纹及其它线性缺陷,堆焊层、热影响区和母材中无未回火的马氏体和微观裂纹存在,堆焊层、热影响区和母材的硬度不超过235 HV10。堆焊试验结果满足预期要求,确定了较优的加氢设备壳体内壁单层带极电渣堆焊工艺参数,为后续产品的研制提供了技术基础,也为后续单层带极电渣堆焊的研究提供一定的借鉴。

2.25Cr-1Mo-0.25V钢上国产焊材单层带极堆焊工艺研究

以往国内2.25Cr-1Mo-0.25V钢加氢反应器均采用双层带极堆焊技术,且绝大部分要求为进口焊材,这种技术制造周期长、成本高。而单层带极堆焊因其显著的优势(周期短、成本低),在国外广泛应用。本文对2.25Cr-1Mo-0.25V钢上国产焊材单层带极堆焊进行研究,在2.25Cr-1Mo-0.25V钢上采用国产TP.309LNb堆焊材料进行单层堆焊试验。试验数据表明,国产单层堆焊焊材堆焊后各项指标均满足2.25Cr-1Mo-0.25V钢加氢反应器设备制造要求,且与同类进口焊材水平相当,个别指标甚至更优。

热处理对316L耐蚀层组织转变及性能的影响

文中设计了3款不同Cr含量的316L不锈钢药芯焊丝,探究热处理对堆焊耐蚀层组织转变及性能的影响规律。试验结果表明,焊态铁素体数增加,热处理温度升高,保温时间延长都会降低堆焊层中铁素体含量,提高σ相的析出,造成堆焊层强度升高,塑性降低,甚至引发弯曲开裂现象。随着焊态铁素体数的降低,热处理后堆焊层耐蚀性有所提高,但3种不同铁素体数的耐蚀层均能通过晶间腐蚀E法检测。基于优化的耐蚀层力学性能和耐蚀性能结果,提出堆焊耐蚀层用316L不锈钢药芯焊丝合金成分设计原则,通过控制合金元素含量,使焊缝中铁素体数范围保持在5~8之间。