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。

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。

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%。

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。

S355J2W耐候钢焊接接头显微组织与力学性能

通过拉伸、疲劳和金相检验试验,对S355J2W耐候钢、空冷状态焊接接头和退火状态焊接接头进行了显微组织和力学性能的研究.结果表明:两种状态焊接接头的力学性能都达到了要求,S355J2W耐候钢退火状态焊接接头的强度低于空冷状态焊接接头的强度;退火状态焊接接头的塑性好于空冷状态焊接接头的塑性;退火状态焊接接头的疲劳寿命低于空冷状态焊接接头的疲劳寿命;退火状态焊接接头与空冷状态焊接接头相比,每个区域的晶粒都有明显的细化和均匀化,空冷状态的焊接接头显微组织的晶界比较清晰.

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。

耐候钢S355J2W的研发和工艺实践

研发的耐候钢S355J2W(/%:0.06~0.10C,0.20~0.40Si,1.00~1.30Mn,≤0.008S,≤0.020P,0.25~0.40Cu,0.30~0.55Cr,0.10~0.30Ni,0.020~0.040Nb,0.020~0.050Alt)的试生产流程为铁水-120 t顶底复吹转炉-LF-250 mm×2 000 mm板坯连铸-轧制≤16 mm板。通过采取控制转炉终点[C]≤0.05%,[P]≤0.015%,精炼时(FeO)+(MnO)≤1.5%,(SiO_2)≤15%,精炼渣碱度≥3.0,[Al]s≥0.025%,按Ca/Al=0.06~0.12,喂入钙线,连铸时采用耐候钢专用保护渣[主要成分/%:34.0CaO,28.0SiO_2,4.6Al_2O_3,≤6(Li_2O+B_2O_3)],控制开坯温度1 010~1 060℃等工艺措施,≤16 mm耐候钢S355J2W成品板铝含量为0.025%~0.035%,钢中平均氧含量为21×10^(-6),平均氮含量为31×10^(-6),钢中非金属夹杂物的尺寸基本≤14μm,各项冶金质量指标合乎要求。

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.

S355J2W耐候钢的耐腐蚀性能

通过周期浸润腐蚀试验,对比研究了S355J2W耐候钢和Q345R低合金钢在NaHSO_3溶液中的耐腐蚀性能,并用扫描电镜对腐蚀产物进行了观察和分析。结果表明:在相同试验条件下,S355J2W耐候钢的腐蚀速率低于Q345R钢的;S355J2W耐候钢会在表面形成黑褐色锈层,而Q345R钢表面形成橘红色易剥落的疏松锈层;S355J2W耐候钢腐蚀产物微观形貌为沿放射性方向生长的针状晶体,Q345R钢为颗粒状聚合物堆积而成,形状无规则,颗粒之间有较大的空隙。

S355J2W耐候钢火焰矫正区组织与性能

采用热模拟试验探讨耐候钢S355J2W对火焰矫正工艺参数的敏感性,对比分析显微硬度、力学性能及微观组织结构。结果表明,此类钢材对火焰矫正温度十分敏感,但当最高加热温度控制在750℃时,热模拟试件有最优的力学性能,硬度下降幅度最小,屈服强度与原始母材一致,弯曲性能完全满足要求,低温冲击功远高于合格母材最低冲击值。模拟试件的微观组织与原始母材接近,并且有弥散质点分布在铁素体晶界上。

焊后退火工艺对S355J2W钢焊接接头力学性能的影响

通过显微硬度试验、室温冲击试验和冲击试样显微断口形貌分析,对空冷和退火两种处理的S355J2W钢焊接接头进行了性能研究.结果表明:适当的退火工艺可以降低焊接接头的硬度,消除其残余应力,使焊接接头的组织分布更加均匀,提高焊接接头各微区的冲击性能.

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。

超声冲击对高速列车用S355J2W钢焊接接头力学性能和残余应力的影响

文章以高速列车转向架用S355J2W耐候钢对接接头为研究对象,用熔化极活性气体保护电弧焊、JM55II焊丝对12 mm厚的S355J2W耐候钢板进行了焊接,采用超声冲击法对焊接接头焊趾区域在不同时间条件下进行处理,通过硬度试验和拉伸试验对超声冲击处理和未处理焊接接头的力学性能进行测试,并利用X射线残余应力测试仪对接头冲击前后的残余应力进行分析。结果表明:S355J2W钢焊接接头的经超声冲击处理20 min强化效果最好,焊趾的硬度值较未处理状态提高了14.09%,抗拉强度提高了20.3 MPa;超声冲击降低了焊趾位置的应力集中系数,接头的断裂位置由焊趾位置转移到热影响区;超声冲击对降低焊趾区域的焊接残余应力效果显著,焊趾横向残余应力消除率最高达到334%,焊趾纵向残余应力消除率最高达到366%。

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。

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%。

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℃。