S355J2W+N钢采用不同电弧焊工艺增材修复的对比研究

文中通过研究精密脉冲冷焊、TIG、MAG焊接工艺对转向架构架常用材料S355J2W+N钢进行增材修复时的组织与性能的差别,为铁路列车转向架构架进行增材修复提供理论依据。对S355J2W+N钢分别采用精密脉冲冷焊、TIG焊和MAG焊进行焊接,并对比分析了3种不同焊接工艺对S355J2W+N钢的组织和硬度的影响规律。研究结果表明,3种焊接工艺焊接的接头均熔合良好,但精密脉冲冷焊热影响区宽度远远小于常规焊接工艺;3种不同焊接工艺残余应力对比,在热影响区和母材区域,3种焊接工艺在焊趾和焊趾以外5 mm范围内残余应力达到最大;在测试区域内,TIG焊和精密脉冲冷焊应力变化趋势相近,残余应力在焊趾及热影响区范围内达到最大值后持续下降,MAG焊工艺残余应力达到最大值后先减小后增大;TIG焊工艺残余应力大于精密脉冲冷焊。3种不同焊接工艺相比,均能得到合格的焊缝,且精密脉冲冷焊热影响区小,焊缝外观优良,但工作效率低,特别适合补焊量小、对焊后变形严格的应用工况。

无镀铜焊丝焊接S355J2W+N耐候钢的焊接接头性能与组织

采用无镀铜焊丝对12 mm厚S355J2W+N耐候钢进行MAG焊接试验,通过拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验、金相组织和断口组织分析的方法,进行S355J2W+N无镀铜焊丝接头性能的研究。结果表明,无镀铜焊丝焊接的S355J2W+N耐候钢焊接接头具有良好的拉伸和弯曲性能,抗拉强度和屈服强度均高于母材标准值,断口呈韧性断裂特征。焊缝冲击韧性低于焊接热影响区,且随温度的降低而下降,但均满足母材冲击功不低于27 J(-20℃)的标准要求。焊接接头各区域的硬度符合ISO15614-1标准,均小于HV380,母材区域硬度最低,过热区硬度最高,焊接热影响区的硬度波动最大。金相组织分析表明,焊接接头由焊缝区、过热区、相变重结晶区和不完全相变重结晶区组成,相变重结晶区组织细小均匀,性能最佳。无镀铜焊丝焊接的S355J2W+N耐候钢焊接接头的性能满足生产标准要求。

超声冲击功率对S355J2G4钢接头组织与性能的影响

文中基于相同的超声冲击时间采用不同的超声冲击功率对机车车辆用S355J2G4钢焊接接头进行超声冲击处理,系统研究了超声冲击功率对接头微观组织、力学性能和耐磨性能的影响规律。试验结果表明:随超声冲击功率增加,接头表层塑性变形层厚度增加且晶粒尺寸减小,但超声冲击功率过大将导致接头表层出现损伤;随超声冲击功率增加,接头表层硬度明显增加,但接头的拉伸性能无明显变化;随超声冲击功率增加,接头疲劳性能呈先增加后减小的趋势;随超声冲击功率增加,接头的耐磨性能明显提升。当超声冲击时间6 min时,超声冲击功率50%处理接头的综合性能最佳。

S355J2W+N钢不同直径焊丝的高频脉冲MAG对接焊工艺

文中采用φ1.2 mm和φ1.6 mm焊丝对S355J2W+N耐候钢进行高频脉冲MAG对接焊工艺试验,坡口角度为40°,使用直径1.2 mm焊丝的焊接参数为:打底焊接电流236 A,电弧电压29 V;盖面焊接电流242 A,电弧电压30.1 V,摆动角度3°,摆动速度8周/min,摆动的左右停留时间为0.3 s;使用直径1.6 mm焊丝的焊接参数为:打底焊接电流210 A,电弧电压26.5 V;盖面焊接电流249 A,电弧电压27.5 V。对焊接接头进行宏观形貌观察和分析,结果显示:焊缝成形均良好,实现了单面焊双面成形,无气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷,外观符合EN ISO17637∶2016/EN ISO 5817∶2014 B级质量要求。但G40X焊缝呈蘑菇状,G40Y焊缝近似三角形状,且G40Y焊缝成形系数、余高系数及焊趾角度均大于G40X的,与φ1.2 mm焊丝相比,使用φ1.6 mm焊丝可使根部熔深提高50%。

16mm S355J2W+N耐候钢板激光电弧复合焊对接工艺

应用激光共聚焦显微镜、扫描电镜、显微硬度计及万能拉伸试验机等仪器研究了复合焊焊接参数对焊缝成形、复合焊焊接接头的组织及力学性能的影响。研究结果表明:激光功率、焊接电流均对熔深增大有促进作用;激光功率对熔宽无明显影响,但当激光功率相对较低时,焊缝熔宽呈宽窄交替的'麻花状';多层焊焊缝形貌类似'高脚杯'状;焊缝金属中存在少量气孔,其形成与焊接过程中母材及焊丝中金属锰气化无直接联系。焊接接头拉伸过程中产生明显颈缩,断裂发生在母材区,断口表面具有明显的塑性变形特征。

S355J2W+N耐候钢板根部大熔深MAG对接焊工艺及接头的组织和性能

采用高频脉冲焊和常规脉冲MAG焊对S355J2W+N耐候钢12 mm厚板进行了对接焊工艺试验,研究了对接打底焊的大熔深工艺及接头的显微组织和力学性能。结果表明:与常规脉冲MAG焊相比,焊接间隙为“0”时,高频脉冲MAG焊具有较强的根部熔深能力,较小的焊接热输入(6.06 kJ/cm),使其可打底焊缝宽度由2.7 mm增加到3.2 mm,增加约18.5%;高频脉冲MAG焊接头呈较为理想的组织特征,焊缝中针状铁素体组织含量较多,焊缝、熔合区不含侧板条铁素体组织,过热区的晶粒粗化程度较小;接头抗拉强度均大于母材强度下限值,断裂位置均位于母材;接头弯曲试验中弯曲角度为180°时,受拉面无裂纹,接头塑性良好;相比常规脉冲MAG焊,高频脉冲MAG焊接头的低温(-40℃)冲击韧性较好,焊缝区冲击功高出约9.6%,热影响区冲击功高出约12.3%。

S355J2+N钢板拉伸试验测量结果的不确定度评定

根据JJF 1059—1999标准,分析了S355J2+N钢板在拉伸试验过程中设备、量具、试验人员、数值修约等因素对试验结果的影响,并对其进行了不确定度评定。结果为:U_(rel)(R_(eL))=0.9%,U_(rel)(R_m)=0.9%,U_(rel)(A)=0.4%;表明S355J2+N钢板的拉伸检测过程受控正常。

S355J2W+N钢焊接接头显微组织与力学性能

使用国产焊丝H08MnSiCuCrNiⅡ,利用焊接机器人对S355J2W+N钢用MAG焊的焊接方法进行了焊接,通过拉伸、硬度和金相检验试验方法对焊接接头显微组织和力学性能进行了分析研究。结果表明:焊接接头具有较好的力学强度,最大硬度值215.2HV出现在焊接热影响区。焊缝组织主要为先共析铁素体、板条铁素体及少量珠光体和粒状贝氏体,过热区主要为块状先共析铁素体、珠光体、粒状贝氏体,细晶区主要是细小的铁素体和珠光体。

S355J2W+N钢激光-MAG复合焊与MAG焊对比

利用激光-MAG复合焊和MAG焊进行了厚板S355J2W+N低碳钢的焊接实验,分析了两种焊接方法接头的微观组织和力学性能。结果表明:复合焊和MAG焊焊缝接头均由焊缝区、过热区、重结晶区和不完全重结晶区构成,复合焊接头截面呈"高脚杯"状特点,焊缝填充量和热影响区宽度较MAG焊明显减小。复合焊由于冷却速率快,过热区魏氏组织略有增多,硬度高于MAG焊,抗拉强度和弯曲性能与MAG焊相比,无显著差异,均能够满足生产标准的要求。

补焊次数对S355J2W+N低合金钢T型接头疲劳性能和组织的影响

针对铁路客车焊接转向架的T型焊接接头,通过对未补焊接头、以及补焊一次、两次、三次、四次的焊接接头进行试验,总结出补焊次数对焊接转向架T型接头疲劳性能和显微组织的影响,为铁路客车转向架的工艺制定和可靠性提供了技术理论与实践数据支持.试验结果表明:一次、二次补焊对S355J2W+N低合金钢T型接头疲劳强度影响不大,而三次及以上补焊次数会稍微降低S355J2W+N低合金钢T型接头疲劳强度,不同补焊次数对显微组织无明显影响.

多次返修焊对S355J2W+N钢焊接接头中值疲劳寿命的影响

通过试验研究,分析了多次返修焊对S355J2W+N钢MAG焊接接头中值疲劳寿命的影响。结果表明,2次返修焊、4次返修焊和6次返修焊的接头中值疲劳寿命与未返修的接头相比分别下降了21%、26%和41%,即随着返修焊次数的增加,接头中值疲劳寿命有下降的趋势。断口分析表明,疲劳断口明显分成裂纹源区、裂纹扩展区和最后断裂区3部分,裂纹源一般起源于表面或近表面缺欠。

S355J2W钢高频脉冲MAG焊T-HV焊缝的组织和性能

文中选用直径分别为1.2 mm和1.6 mm的焊丝,对S355J2W耐候钢进行高频脉冲MAG焊工艺试验,接头为T形接头,通过对焊接接头宏观形貌观察和微观组织分析,2种工况焊缝成形均良好,实现了单面焊双面成形,且在较小热输入的条件下采用直径1.6 mm焊丝打底也可防止产生根部未熔合、未焊透缺陷,避免了气孔、夹杂及裂纹的产生。接头显微组织特征类似,焊缝为较多的先共析铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)和少量珠光体(P)及粒状贝氏体(BG)组织,未见向晶界内生长的塑性较差的侧板条铁素体(FSP);熔合区主要为一定量的先共析铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)组织,少量的珠光体(P)、粒状贝氏体(BG)组织,靠近焊缝侧晶粒较细小,靠近过热区侧晶粒较粗大;过热区主要是较多的细条状铁素体(IGF)、粒状贝氏体(BG)和少量珠光体(P)组织,晶粒大小比较均匀。采用Image-Pro Plus软件测量和计算了焊缝中针状铁素体占比,与直径1.2 mm焊丝相比,采用直径1.6 mm焊丝的焊缝中针状铁素体增加了10%。硬度测试结果表明:2种工况焊接接头的硬度值均在母材处出现最小值,在过热区出现最大值,且硬度值均小于标准规定的HV10380。

S355J2+N钢板缺陷焊接修复接头的组织和力学性能

以S355J2+N钢板为研究对象,针对构架生产中加工后的中厚板出现母材缺陷进行焊接修复。采用2种焊接方法对缺陷进行修复,同时模拟了不同缺陷深度的焊接修复。通过对焊接部位进行拉伸试验、弯曲试验、冲击试验和硬度试验,验证常规力学性能、焊接工艺、焊接人员技能及焊缝质量。

欧标S355J2+N特厚结构钢板的开发与生产

采用连铸坯真空焊接复合轧制技术,通过成分、加热、轧制及热处理工艺设计,以及高温低速大压下工艺、轧后钢板缓冷、正火处理等手段,成功研发了150~200 mm欧标S355J2+N特厚结构钢板,其批量生产特厚钢板的各项性能优良,内部质量良好,各性能优于欧标EN 10025-2:2004各项要求,满足了用户的需求。

S355J2W耐候钢高频脉冲MAG焊对接接头的组织和性能

文中选用φ(Ar)80%+φ(CO_(2))20%(M21型)的保护气体,对板厚为12 mm的地铁转向架构架用S355J2W耐候钢进行了3 mm间隙的高频脉冲MAG焊(冷焊打底)与常规脉冲MAG焊2种工况的对接焊工艺试验,研究了接头的组织和性能。研究结果表明:2种工况的对接焊接头,焊缝均成形良好,接头无裂纹、气孔等缺陷,且焊缝金属与母材金属熔合良好;接头的显微组织特征类似,为先共析铁素体(GBF)、针状铁素体(AF)和少量珠光体(P)以及少量粒状贝氏体(BG)组织。与常规脉冲MAG焊相比,采用高频脉冲MAG焊(冷焊打底)可获得较为理想的接头组织和性能。

200mm特厚规格S355J2+N-Z35钢板的研制与开发

在充分发挥470 mm大断面连铸机和5000 mm宽厚板轧机设备能力的基础上,通过合理的化学成分设计,配合适当的冶炼及轧制工艺,并进行正火热处理,五矿营口中板有限责任公司成功开发了200 mm特厚规格S355J2+N-Z35钢板。经检验,屈服强度、抗拉强度和伸长率良好,-20℃冲击功在200 J左右,Z向断面收缩率≥45%,探伤结果满足GB/T 2970—2016标准Ⅰ级要求,钢板综合性能优良。

S355J2W+N耐候钢焊接接头的组织和力学性能

S355J2W+N耐候钢是制造高速列车转向架构架的主要钢种,本文通过拉伸、冲击、弯曲、硬度和金相等试验方法对其MAG焊焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用G424G3Si1焊丝对S355J2W+N耐候钢进行焊接时,接头具有良好的抗拉强度、弯曲性能和低温冲击韧性;焊缝组织主要为先共析铁素体,晶内为针状铁素体和珠光体,局部有一定量的粒状贝氏体;热影响区组织主要为先共析铁素体和针状铁素体,同时存在少量的珠光体和贝氏体;母材为铁素体和珠光体。

带状组织对S355J2W(H)耐候钢板冲击性能的影响

通过金相显微镜和扫描电镜对具有不同带状组织等级的S355J2W(H)耐候钢板的显微组织进行观察;测试了不同温度下该钢的冲击性能和拉伸性能。结果表明:带状组织对S355J2W(H)耐候钢板拉的冲击性能影响较大。带状组织严重的板材横向冲击性能比板材的纵向冲击功降低150 J左右,尤其是低温冲击韧性明显降低。其主要原因在于带状组织内珠光体局部应力集中而萌生裂纹,在受力情况下裂纹沿珠光体和铁素体界面扩展并开裂。

热矫正温度对S355J2W+N低合金钢对接接头疲劳性能的影响

通过对经不同温度火焰热矫正的S355J2W+N低合金钢对接接头(去掉余高)进行疲劳、断口扫描电镜分析等试验,研究了热矫正温度对S355J2W+N低合金钢对接接头疲劳性能的影响。结果表明:热矫正温度对该接头的疲劳性能有一定影响,其中800℃矫正接头(去掉余高)的疲劳性能最好,700℃矫正接头(去掉余高)的疲劳性能最差,比不矫正时略低;建议将S355J2W+N低合金钢对接接头的热矫正温度控制在8001 000℃。

S355J2钢板坯角部横裂纹成因及控制

针对S355J2钢连铸坯角部横裂纹,现场取样,利用扫描电镜、能谱仪等检测手段分别从裂纹形貌、夹杂物的组成及分布等方面进行分析;同时采用辐射温度计对连铸坯矫直段角部温度进行现场测量。结果表明,裂纹主要分为非封闭的主裂纹和许多细小的封闭裂纹,主裂纹内含有Al、Ca、Mg等氧化物夹杂,且裂纹已经被氧化;细小的封闭裂纹中有保护渣成分,说明钢液在凝固过程有保护渣卷入。夹杂物聚集导致连铸坯在矫直阶段因内弧受到拉应力作用而产生应力集中,成为横裂纹出现的内因。铸坯矫直段角部及其附近温度为850℃左右,处于第三脆性区,成为横裂纹产生的主要原因。优化保护渣制度和炼钢工艺可避免卷渣行为的发生;采用倒角结晶器可使角部温度避开第三脆性区。