S700MPa高强钢机器人焊接工艺研究

举高喷消防车的举高臂架采用屈服强度不低于700 MPa的高强度结构钢制作,其焊接工作量大,为减轻劳动强度和提高生产效率,决定采用机器人进行焊接。为检验机器人焊接此种高强钢的焊接质量及组对间隙对焊缝性能的影响,进行了相关焊接及力学性能试验。试验结果表明:采用机器人焊接S700MPa高强钢的工艺方案完全可行,并在此基础上成功完成举高臂架的试制。

一种新型980MPa高强钢的弯曲断裂机理

本文结合不同试验温度下一种新型980MPa高强钢预裂纹COD试验的宏观试验结果以及详细的微观断裂表面观察,研究了这种高强钢的断裂行为。研究结果表明:高强钢具有相当优越的断裂韧性,转变温度大约为-150℃。在-196℃的温度下,准解理开裂控制了整个断裂过程,但它仍然不能扩展通过整个韧带,在宏观曲线上出现POP-IN的扩展特征,微观上表现为准解理特征和韧性撕裂特征断口交替出现;同时发现阻止裂纹扩展的阻力来源于三个方面:原奥氏体晶粒边界,贝氏体团边界以及贝氏体片。这些障碍物在断面上以韧窝形式的撕裂脊出现。在高温下,断裂机理主要是以纤维开裂为主,断口形态主要表现为韧窝断裂面,并有少量单独准解理面。

稀土元素对800MPa高强钢焊条性能的影响

基于Ni．Cr—Mo．V合金体系，研究了稀土元素对800MPa高强钢焊条焊缝成形能力，以及焊缝组织和性能的影响。试验结果表明，稀土元素含量在0～3％范围内变化时，随着稀土元素含量的增加，焊缝清渣能力呈现先增加后降低的趋势，当稀土元素含量为2％时，焊缝清渣容易、成形美观、表面光洁。稀土元素的加入可以细化组织晶粒，显著提高焊缝韧性，但对强度影响不大；当稀土元素含量超过2％时冲击韧性明显降低。综合考虑上述因素，该高强钢焊条中稀土元素最佳添加量为2％左右。

一种新型980MPa高强钢的低温四点弯曲断裂行为

在不同试验温度（-196～200℃）下对一种新型980MPa高强钢进行了带缺口试样的四点弯曲试验，并用扫描电镜对其断口进行了观察，研究了该钢的断裂行为。结果表明：随着试验温度升高，该钢的韧性逐步提高；在-100℃及以上温度时，该钢的断裂形态为韧性断裂，韧性较好；在-100℃以下，逐渐由韧性向脆性断裂过渡，在-196℃时，为脆性准解理断裂。

980 MPa高强钢焊接接头薄弱环节的确定

通过在低温下进行拉伸试验、冲击试验以及扫描电镜下的断口观察,对屈服强度为980 MPa新型高强钢的MAG和TIG焊接接头的性能和断裂机理进行了研究,并在此基础上确定焊接接头的薄弱环节,提出其薄弱环节对接头整体性能的影响规律.结果表明,这两种焊接方法焊缝金属的抗拉强度与母材相差不大,但其断面收缩率有所降低;焊缝金属尤其原始焊缝是整个焊接接头的薄弱环节;原始焊缝比例和焊缝比例共同决定着焊接接头的整体性能.MAG焊试样的冲击韧性要比TIG焊相应的韧性小很多;MAG焊焊缝断口为准解理断裂,而TIG焊焊缝断口则是韧性断裂.出现这种现象的原因主要是以下两个方面:一方面是由于TIG焊焊丝的镍含量比MAG焊焊丝的要高,致使其韧性好于MAG焊;另一方面是因为MAG焊焊缝金属含有大量夹杂物,且夹杂物尺寸大于TIG焊焊缝金属中夹杂物尺寸,大量大尺寸的夹杂物容易形成起裂源,使其诱发早期脆性准解理断裂.

800MPa高强钢在白鹤滩右岸压力钢管工程中的应用

根据800MPa高强钢碳当量大、焊接裂纹敏感系数高、低温冲击性能要求高,焊接区域因淬硬倾向大容易产生冷裂纹的特点,进行了一系列焊接工艺试验,确定800MPa高强钢焊接预热、层间、后热温度,焊接线能量等主要工艺参数,白鹤滩电站右岸压力钢管焊接接头各项力学性能指标符合设计规范要求,焊缝质量优良。

水电站Rm≥800MPa高强钢岔管焊接工艺

随着我国水电建设步伐的加快,特别是大容量抽水蓄能电站的兴建,高水头、大直径、高HD值压力钢管不断涌现。目前压力钢管水头已达1300 m,HD值超过5000 m2。这些高参数、大型化压力钢管特别是其岔管对钢材提出了新的要求,为Rm≥800 MPa高强钢的应用开辟了广阔前景。从焊接试验、焊材选用、焊接顺序、质量保证措施及焊接检验、缺欠修复、调整与消除残余应力等方面对Rm≥800MPa高强钢岔管的焊接工艺进行了分析与探讨,可为下一步工程施工提供了借鉴和指导。

900MPa高强钢低匹配焊接研究及应用

首次对液压支架用屈服强度900MPa高强钢的焊接性进行了研究,采用热模拟的方法测定了SHT900D钢焊接CCT图,对SHT900D钢强韧性匹配焊接进行了试验研究。通过斜Y型坡口试验、插销试验及热影响区最高硬度等抗裂性试验对低匹配焊接工艺进行了优化设计,研究成果已成功应用于6.2,6.3m高端液压支架的焊接中。

乌东德780MPa高强钢蜗壳纵缝裂纹分析与处理

乌东德水电站蜗壳采用780 MPa高强钢材料制造,通过焊接工艺评定,制定了严格的焊接工艺;对焊条烘烤、焊缝预热、层间温度、焊接电流、单道焊层宽度、单道焊层厚度、焊接热输入、回火焊道焊接、消氢处理提出了严格的工艺要求。对FW5-V5-1/2纵缝出现的裂纹进行了机理分析,制定了可靠的处理措施。经整改后,焊接工艺执行能力大大加强,蜗壳焊缝质量整体优良。

白鹤滩水电站800MPa高强钢板多次返修对焊接接头组织及性能的影响

800MPa高强钢是首次在水电行业大规模应用,由于钢材本身特性,对其焊缝返修有严格要求,为更深的了解返修对焊接接头组织及性能的影响,合理制定焊接及返修工艺,特进行对接焊缝返修试验研究。

乌东德800 MPa高强钢蜗壳挂装及装配技术

乌东德水电站蜗壳生产采用的是800 MPa级别的SX780CF低合金高强钢板,国产800 MPa等级高强钢首次大批量被用于大型水电站蜗壳制造。对乌东德水电站左岸地下厂房6台机组800 MPa高强钢蜗壳的挂装及装配技术方法进行了总结,着重介绍不同蜗壳管节挂装施工工艺及相关要求。同时,对蜗壳外支撑临时加固方案及补充方案进行了介绍。相关经验可为以后采用同材质高强钢材料蜗壳的水电站提供挂装技术参考。

超厚型800 MPa高强钢岔管月牙肋焊接变形控制工艺

为了满足水电站钢岔管的制造向大型化、轻型化、高参数方向发展,宝山钢铁股份有限公司生产的B780CF钢属水电专用低合金高强度钢,用于制作大型月牙肋钢岔管。钢岔管是水电站输水系统中用于分配水流的压力钢儈道,结构复杂,承受的静动水压力最大,安全性要求高,是水电站钢结构中的重要设备。内加强月牙肋钢岔管具有水头损失小、受力比较均匀、外部无明显构造物、洞室开挖断面较小等优点。月牙肋板位于钢岔管两个支儈口的中间位置,在工作状态下月牙肋板起到对水流进行分流的作用,月牙肋板承受的水流冲击较大,因此根据使用需求设计钢岔管月牙肋一般选用较厚的板材。福建永泰钢岔管月牙肋板贯穿整个岔管纵向位置,长度约6200 mm、厚度120 mm,月牙肋板整体下料会造成材料损耗过大。在实际生产过程中采用分瓣处理,合理的排板布料,将月牙肋板分三块下料,下料之后进行组拼焊接。月牙肋板拼接焊缝2条,单条焊缝长度1059 mm,焊缝填充量160 kg,焊接层道数较多,焊接填充量较大,焊接难度较大。

980MPa级先进高强钢的发展

选用轻量化汽车材料时应综合考虑材料的性能、质量和成本。目前,先进高强钢被广泛用于汽车工业。先进高强钢有双相钢、相变诱导塑性钢、马氏体钢、复相钢、淬火-配分钢、DH钢等。综述了980 MPa及以上高强钢的分类和主要钢种,汽车用高强钢的化学成分、显微组织、力学性能和使用性能,并结合实际零件的制造过程对这些高强钢的焊接和成形性能作了较深入的探讨,简述了其发展现状和研究进展。

440 MPa级高强钢焊条熔敷金属组织与低温冲击韧性研究

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功从35.7 J逐渐增至96.3 J,低温冲击韧性逐渐提高;随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,虽然熔敷金属中M23C6型碳化物含量逐渐增大,但是熔敷金属的CCT曲线逐渐右移,相变温度逐渐降低,使得针状铁素体含量逐渐增加,铁素体板条尺寸逐渐减小和板条间交织状分布趋势逐渐增强,M-A组元含量及尺寸逐渐减小,是低温冲击韧性逐渐提高的主要原因;含Cu熔敷金属中夹杂物外层会形成CuS,针状铁素体形核更容易,有利于低温冲击韧性提高.

热处理温度对1000 MPa级高强钢熔敷金属组织和性能的作用机制

采用丝级埋弧焊方法制备1000 MPa级高强钢熔敷金属,利用SEM、EBSD、XRD和TEM等微观分析方法研究了焊后热处理温度(500~620℃)对1000 MPa级高强钢熔敷金属组织演变的影响,并通过拉伸和冲击试验评估其力学性能.结果表明,随着热处理温度升高,1000 MPa级高强钢熔敷金属抗拉强度和屈服强度对比焊态(as welded,AW)先升高后降低,熔敷金属热处理后比AW韧性降低.1000 MPa级高强钢熔敷金属在540℃热处理时获得较好强韧匹配效果,抗拉强度1030MPa,屈服强度970 MPa,-40℃冲击韧性58 J.1000 MPa级高强钢熔敷金属在500~620℃热处理过程中M/A组元中的A逐渐分解为碳化物和铁素体,M在620℃热处理时生成逆转变奥氏体并保留至室温.碳化物对于位错具有钉扎作用,但随热处理温度升高碳化物对位错的钉扎作用减弱,位错通过滑移和攀移不断减少.熔敷金属析出的碳化物对位错的钉扎作用强于位错滑移的软化作用时,熔敷金属强度提高,碳化物对位错的钉扎作用弱于位错滑移的软化作用时基体组织软化,熔敷金属强度降低.析出的碳化物导致位错塞积,产生的应力集中区域成为裂纹源,使热处理态熔敷金属韧性低于AW.

1000 MPa级高强钢埋弧焊熔敷金属组织及性能

针对水电用1000 MPa级高强钢设计了一种埋弧焊用焊丝、焊剂。借助JMat Pro软件对熔敷金属的组织和力学性能进行模拟,并通过拉伸试验、冲击试验、OM,SEM,EDS等手段对其进行评价。研究了熔敷金属成分和焊接热输入对熔敷金属组织及力学性能的影响。试验结果表明,研制的焊材焊接工艺性优良,通过控制合金元素含量使熔敷金属力学性能远高于标准值;重点分析了Cr含量对熔敷金属组织和力学性能的影响,熔敷金属中少量的Cr元素会提高针状铁素体含量,Cr元素含量较高时,会增加贝氏体含量,使熔敷金属强度不断提高,冲击韧性先提高后降低;随着焊接热输入的升高,熔敷金属中针状铁素体含量不断减少,先共析铁素体含量提高,组织粗化,熔敷金属强韧性不断降低。

后热温度对1000MPa级高强钢焊缝组织与性能的影响

采用GHS90高强焊丝为填充材料对1 000 MPa级工程机械用高强钢进行熔化极活性气体保护(Metal active gas,MAG)焊,并对接头进行250℃、480℃、600℃保温2 h的焊后热处理。通过拉伸试验、显微硬度测试、光学显微镜(Optical microscope,OM)、扫面电镜(Scanning electron microscope,SEM)、透射电镜(Transmission electron microscopy,TEM)及电子背散射衍射(Electron back-scattered diffraction,EBSD)观察不同热处理温度后的焊缝微观组织及力学性能进行对比研究。结果表明,随后热温度从250℃升高到600℃,接头抗拉强度从1 014.5 MPa降低到934.5 MPa;焊缝平均冲击吸收能量从66 J降低到24 J;随后热温度升高,焊缝板条组织粗化,碳化物析出长大且连续分布是导致焊缝韧性降低的原因之一;同时焊缝有效晶粒尺寸变大和大角度晶界密度降低也是导致其韧性降低的原因。

Ni对600 MPa级高强钢焊缝组织和性能的影响

通过改变气保护药芯焊丝中Ni元素的添加量,研究Ni元素对600 MPa级高强钢焊缝组织和性能的影响。研究表明:当w(Ni)为1.0%时,焊缝组织为针状铁素体和粒状贝氏体,-20℃低温冲击韧性达到69 J;随着w(Ni)的增加,焊缝金属强度逐渐提高,而韧性则先下降后上升。适当Ni元素有利于提高焊缝金属的低温韧性。

储罐用610 MPa大热输入高强钢焊接接头性能及组织研究

研究了储罐用610 MPa级大热输入高强度钢板采用气电立焊和埋弧横焊焊接对接接头的组织及性能。结果表明,焊接对接接头的拉伸强度、低温冲击和冷弯性能优良,性能指标富余量大,淬硬倾向小,钢板完全可以应用于10万立方米及以上大型石油储罐的建造。储罐用610 MPa级大热输入高强度钢板焊接热影响粗晶区组织比母材组织有所粗化,以板条贝氏体和粒状贝氏体为主,基体和晶界存在少量形状较为圆滑的M-A岛。钢板中存在大量的TiN粒子有效钉扎奥氏体晶界和促进铁素体晶内形核,抑制了焊接热影响区组织粗化和先共析铁素体、粗大M-A岛的形成,是保证610 MPa大热输入高强钢焊接性能的关键。

800MPa级高强钢的高温塑性研究

通过用Gleeble-3500热机械模拟试验机对化学成分(质量分数,%)为:C 0.07,Si 0.05,Mn 1.8,Al 0.03,Ti 0.02,Cu 0.3,Cr 0.5,Nb 0.015,Ni 0.17的A钢的高温力学性能展开研究,以0.001s-1应变速率,在温度范围650～1 350℃之间做一组高温拉伸试验,测得抗拉强度和断面收缩率。结果表明:A钢整体呈现较好的塑性,塑性低谷区温度范围较小。在775～1 250℃之间,断面收缩率均高于70%,塑性良好,第Ⅲ脆性区在650～775℃之间,A钢在700～750℃存在明显的塑性低谷。第Ⅲ脆性区断裂主要为沿晶脆性断裂,这主要是由于铁素体沿奥氏体晶界析出所致。实际连铸生产过程中可以避开此脆性区间,矫直温度尽量高于800℃。