Ultrasonic Analysis of Cracking Propagation Morphology in the Fusion Zone of High Strength Steel

Cracking morphology in the fusion zone of HQ130 high strength steel was researched by 'the y-slit test' and 'three-point bend test', ultrasonic test and microscope. HQ130 and QJ63 high strength steel was welded by Ar+CO2 gas shielded arc welding under the condition without preheating. Experimental results indicated that welding cracks were produced in the partially melted zone of the weld root of HQ130 steel side and propagated parallel to the fusion zone. The cracks were developed alternatively between the weld and the partially melted zone, and are not strictly ruptured at W/F (weld metal/fusion zone) boundary surface. Controlling weld heat input (E) about 16 kJ/cm could make the cracking rate lowest and satisfy the performance requirement of welded joint zone.

HQ130钢熔合区微裂纹扩展形态及断口特征

通过“铁研”、金相和扫描电镜（ＳＥＭ）试验，对ＨＱ１３０ 高强钢焊接熔合区微裂纹扩展和断口形貌特征进行了研究。试验结果表明，ＨＱ１３０ 钢焊接裂纹大多起源于距熔化边界线２０～６０ μｍ 的半熔化区，一般是平行于熔合区扩展或是越过熔合区拐向焊缝中。裂纹扩展在焊缝区和半熔化区之间交替进行，并非严格按Ｗ／Ｆ界面破断。控制焊接线能量（≤２０ ｋＪ／ｃｍ ）可避免熔合区附近出现粗大的板条马氏体或上贝氏体。

HQ130钢焊接熔合区的裂纹形态

通过抗裂性试验对ＨＱ１３０高强钢焊接熔合区附近裂纹的产生及扩展行为进行了研究，结合超声波探测、金相和扫描电镜（ＳＥＭ）观察对裂纹形态进行了分析。试验结果表明，ＨＱ１３０ 钢焊接裂纹大多起源于距熔化边界线２０～６０ μｍ 的半熔化区，一般平行于熔合区扩展或越过熔合区拐向焊缝。采用“低强匹配”焊材可提高焊缝金属的韧性储备，缓解熔合区附近的应力集中，有利于防止焊接冷裂纹的产生。

不同裂纹位置焊接接头J积分有限元数值分析

针对焊接接头中母材、焊缝、热影响区的性能各不相同的问题,利用有限元方法,建立了焊接接头有限元计算模型,编写了J积分有限元计算程序。计算结果表明,在平面应变和平面应力两种状态下,焊接接头三个不同裂纹位置的J积分值与全母材和全焊缝材料的J积分值均不相同,但具有一定的规律性;裂纹分别处于焊接接头不同位置时的J积分有限元计算结果也不相同。根据各种情况下的有限元计算结果,结合焊接结构安全评定的工程实际提出了指导意见和建议。

异种钢焊缝中熔合区裂纹与低氢工艺的关系

采用斜Y形缺口裂纹等试验方法,探讨了异种钢焊缝中熔合区裂纹与低氢工艺的关系。结果表明,在奥氏体与非奥氏体异种钢焊缝中,发现了一种沿熔合线分布的氢致冷裂纹。当冷裂纹的三要素集中于异种钢焊缝熔合区时,该区域则成为接头的薄弱环节,极易形成裂纹。在影响因素中,熔合区组织特性是裂纹产生的必要条件,应力水平和氢的分布特征则是充分条件。低氢工艺的选用原则即"合于使用"原则。焊接工艺与裂纹之关系,实质上反映的是焊缝中氢和应力与裂纹间的关系。

异种材质等离子弧粉末堆焊界面

为了有效提高铝青铜堆焊层在钢表面的力学性能,并为研究铜合金异种材质堆焊工艺参数的合理制订提供参考。本文采用反极性弱等离子弧,将铝青铜合金粉末堆焊到20g母材上。通过金相显微、扫描电镜(SEM)、线扫描方法对堆焊层界面附近元素扩散的规律进行研究。研究表明,当堆焊电流为110 A时,其组织为致密的α-Cu和网状结构的(α+γ2),此时具有较好组织结构。随着堆焊电流的增大,热输入的增加,界面附近发生的"泛铁"现象随之加剧。当堆焊电流过大时,界面熔合区产生渗透裂纹。其产生主要是由于堆焊过程中的焊接应力、毛细管效应和冷却过程中形成低熔点共晶体三方面共同作用。

1Cr-1/2 Mo钢堆焊奥氏体不锈钢时溶合区韧性与氢致剥离行为的研究

本文采用插销试验、三支点弯曲试验和电解充氢裂纹试验法对1Cr-1/2Mo钢堆焊奥309、奥347不锈钢焊条焊接接头熔合区的韧性及氢致剥离行为的研究结果表明,回火参数不同,其韧性不同.640℃,5h回火熔合区韧性最好.熔合区中的固溶氢含量,导致韧性下降.熔合区的剥离裂纹与焊后热处理制度有关.熔合区含氢量相同时,在焊后不进行热处理和热处理参数较小时不产生剥离裂纹;热处理参数增大,剥离裂纹率逐渐上升,在750℃时达到最大值,回火温度超过850℃时。

X70管线钢熔合区裂纹与焊接工艺的关系

探讨了X70管线钢中熔合区裂纹与焊接工艺的关系。结果表明,在铁研试件中出现的沿熔合线分布的裂纹属于氢致冷裂纹。当冷裂纹三要素集中于X70管线钢熔合区的粗晶区时,该区成为接头的薄弱环节,极易形成裂纹。在裂纹影响因素中,熔合区组织特性是裂纹产生的必要条件,应力水平和氢的分布特征则是充分条件。焊接工艺与裂纹的关系实质上反映的是焊缝中氢和应力与裂纹间的关系。工程上常用焊缝中残留的扩散氢量最小化、不足以引发氢致冷裂纹的"焊缝金属低氢化"综合工艺,并获得了满意的效果。

阴极充氢后堆焊熔合区裂纹萌生机理

利用阴极充氢法研究了堆焊熔合区裂纹形核机理。研究发现 ,在阴极充氢条件下进入试样的氢在熔合区发生集聚并形成气团 ,在气团内压的作用下裂纹萌生 ,裂纹一般在熔合区内扩展 。

窄间隙埋弧焊接头熔合区弱化的研究

对典型的2.25Cr-1Mo耐热钢窄间隙多层多道埋弧焊焊接接头进行了跨区三点弯曲试验,发现在熔合区附近存在二次裂纹.采用断口扫描电镜、金相分析、显微硬度测试及数值模拟方法对此裂纹的成因进行研究,结果表明:熔合区主要为较软的铁素体组织,紧邻淬硬区高硬的马氏体组织,在裂纹附近存在较大的硬度分布不均.进一步的有限元分析表明,由于硬度分布不均导致应力集中,致使弱化的熔合区在试验中产生二次裂纹.该结论对于调整焊接材料与母材的组配形式以及调整焊接工艺都具有重要的指导意义.

电解充氢对堆焊熔合区疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了阴极充氢前后堆焊熔合区疲劳裂纹扩展行为 ,发现堆焊熔合区对疲劳裂纹的扩展有阻碍作用 ,充氢对裂纹扩展速率无明显影响 ,但使熔合区中出现大量二次裂纹 ,随着充氢时间的延长 。

X70埋弧焊钢管焊接接头热影响区冲击吸收能量波动分析

高钢级管线钢焊接接头热影响区冲击试验结果分散性较大,为了研究其冲击吸收能量波动的影响因素,对X70埋弧焊钢管焊接接头熔合线位置的冲击试验结果进行了分析。结果表明:X70埋弧焊钢管焊接接头热影响区熔合线位置冲击吸收能量较低,但在-10℃试验温度下,熔合线位置平均冲击吸收能量也达到了100J以上;X70埋弧焊钢管焊接接头热影响区熔合线冲击吸收能量的显著波动是由刻槽位置的偏差及裂纹扩展走向的不确定性引起的。

高强度齿圈铸钢件缺陷焊补工艺

文章介绍了一种牌号为SAE8635的低合金高强度齿圈铸钢件的缺陷焊补修复工艺过程。主要涉及内容包含:缺陷的挖除方法、如何根据母材的CE、DI、Pcm值选取焊材,确定焊材的主要合金成分,以此解决齿圈铸钢件开齿后的硬度衰减问题。通过焊接参数的设计,降低齿圈类高强钢熔合区开裂问题,提高了焊补质量,降低了返修成本;确保了保齿圈铸钢件焊补区获得较好的综合力学性能。

奥氏体不锈钢管窄间隙焊缝疲劳裂纹扩展研究

为了研究奥氏体不锈钢管焊缝的疲劳裂纹扩展行为,依照ASTM E647标准对窄间隙热丝气保焊焊缝进行了紧凑拉伸试验,预制缺口分别位于焊缝中心线、热影响区、熔合线及母材。对窄间隙热丝气保焊焊缝不同位置处的疲劳裂纹扩展速率进行对比,并将窄间隙热丝气保焊焊缝与常规手工电弧焊焊缝的疲劳裂纹扩展速率进行对比。结果表明,窄间隙焊缝的抗疲劳性能优于常规手工电弧焊焊缝;根据Paris公式,窄间隙焊缝和母材的抗疲劳性能高于热影响区,焊缝具有更高的裂纹扩展门槛值。

螺旋埋弧焊管内焊缝裂纹分析与控制

通过对螺旋埋弧焊管内焊缝成型和焊接过程的分析,指出焊缝裂纹易产生在焊接熔池脆性温度区。当成型辊角度调整不当,会产生力的分量,使板位偏离中心线,带钢成型合口焊接缝间隙波动较大,焊缝中的熔池脆性区受拉应力作用金相组织被拉断,形成裂纹,同时提出了相应的预防措施。

窄间隙埋弧焊接头熔合区弱化的研究

低合金Cr-Mo耐热钢结构的焊接成形广泛应用于能源、化工等大型重要装备的制造中,对焊接区强度、韧性、蠕变性能有很严格的要求。但由于焊接区存在填充金属、熔合区、母材淬硬区、软化区化学成份、组织和性能的显著差异,焊接接头的力学行为与均质材料表现出很大的不同,需采用能同时体现出各区力学特点的跨区实验寻找其中的薄弱环节。该文对典型的2.25Cr-1Mo耐热钢窄间隙多层多道埋弧焊焊接接头进行了跨区三点弯曲试验,在熔合区附近存在二次裂纹;采用断口扫描电镜、金相分析、显微硬度测试及数值模拟方法对此裂纹的成因进行研究。结果表明:熔合区主要为较软的铁素体组织,紧邻淬硬区高硬的马氏体组织,在裂纹附近存在较大的硬度分布不均。进一步的有限元分析表明:由于硬度分布不均导致应力集中,致使弱化的熔合区在试验中产生二次裂纹。该结论对于调整焊接材料与母材的组配形式以及调整焊接工艺都具有较重要意义。