Formation mechanism of transverse crack in repair welding for thick plate of Q345 high strength steel

Transverse cracks occur usually in repair welding for thick plate of high strength steel. It needs multiple times of repair welding. The quality of production and deliver deadline will be influenced. Therefore, it is very significant to investigate the cause and control of transverse crack in repair welding. In this paper, both ends restraint crack experiment is developed to produce delay transverse crack for high strength steel. Metallographic results show that four types of cracks are found in repair welding metal zone and heat affected zone. Large chevron transverse cracks are found in repair welding zone. Lots of micro transverse cracks are found in inter-layer repair welding metal zone, root HAZ and two ends of repair welding individually. The distribution character and formation mechanism of the transverse crack are further analyzed through hardness testing and residual stress measurement.

点环激光超窄间隙焊与电弧焊高强钢厚板组织性能对比研究

为消除激光超窄间隙焊易产生的侧壁熔合缺陷,开发了点环激光填丝焊工艺,利用中心点激光对焊丝加热,利用环激光对窄间隙坡口加热,完成30 mm厚10CrNi3MoV低合金高强钢的焊接,并与传统电弧焊接头开展组织和性能对比分析。结果表明,激光超窄间隙填丝焊接头焊缝区由针状铁素体、粒状贝氏体与少量的马氏体组成,电弧焊接头由针状铁素体和粒状贝氏体组成。激光焊的快速冷却特点使其焊缝组织较弧焊更加细小。激光焊接头热影响区由较多的铁素体和粒状贝氏体组织和较少的M-A组元组成,有利于接头性能的提高。激光超窄间隙填丝焊接头抗拉强度与电弧焊接头近似相当,但激光超窄间隙填丝焊接头具有更好的冲击韧性。

24000TEU集装箱船特厚规格高强船板保心部低温冲击性能研究

为保证24000TEU集装箱船特厚规格高强船板保心部低温冲击性能,采用低碳+Ti+Nb+Ni的成分体系,即可保证强度,亦可保证较高要求的韧性。采用大变形量、低温控轧、DQ模式5 kg水冷,获得以针状铁素体(AF)/贝氏体(B)为主,并有少量的多边形铁素体的多相组织,心部冲击均值达到200 J以上。通过除鳞速度和道次的优化,解决特厚高强船板表面水纹花斑问题。成功研发保心部低温冲击性能的特厚规格高强船板,具有良好的强韧性能、焊接性能和表面质量。

四种航空用高强铝合金厚板的淬透性

通过末端淬火方法研究7075合金、7055合金、7150合金和7185合金等四种铝合金厚板的淬透性,采用透射电子显微镜对微观组织进行分析。结果表明:7075合金、7055合金、7150合金和7185合金等四种合金两端的硬度差值分别为30%、14%、12%和8%,淬透层深度分别为25 mm、45 mm、63 mm和100 mm以上。四种合金析出相的尺寸及面积分数均随冷却速率的降低而增加;7185合金总的晶格畸变能最小,析出相的尺寸最小且数量最少,因此淬透性最好;与7185合金相比较,7055合金和7150合金总的晶格畸变能均较高,析出相的尺寸大且数量也较多,合金的淬透性较差;7075合金总的晶格畸变能最大且晶内存在非共格的E(Al_(18)Cr_(2)Mg_(3))相,析出相数量最多且尺寸较7150合金的大,因此淬透性最差。

高强钢变厚板汽车B柱热成形数值模拟及主要参数分析

目的研究热成形过程中冲压件温度场、应力场的变化规律,探究主要工艺参数对冲压件成形的影响规律。方法利用Abaqus软件建立热力耦合模型,对汽车B柱的热冲压成形过程进行数值模拟,分析板料及模具的温度和应力变化,确定主要工艺参数对冲压件的影响规律,利用得到的规律指导B柱模具的设计与制造,最后对B柱进行冲压试验。结果在热成形前的物料转移阶段,板材厚度差的存在使过渡区产生了温度梯度和内应力的变化;在热成形阶段,以减薄率为评判标准,确定了摩擦因数为0.35、冲压速度为100 mm/s时B柱的成形效果最好;对B柱的成形结果进行了分析,由局部减薄率的变化得到了模具缺陷的位置,由过渡区的偏移量得到了模具等厚区的长度,由板材温度变化确定了最佳保压时间为8 s。结论基于Abaqus软件,构建了B柱的热冲压有限元模型,对板材出炉至成形结束阶段进行了数值模拟与分析,在此基础上对B柱制件进行了冲压试验,发现制件的质量缺陷明显减少,对制件的指定点进行了面检测,合格率达到了95.83%,表明了分析结果的可靠性,同时也验证了有限元分析的准确性。

国家会议中心二期项目高强厚板低温焊接工艺试验研究

试验以国家会议中心二期项目冬季施工所用高强厚板Q390为研究对象,采用半自动药芯焊丝二氧化碳气体保护焊焊接方法以及横焊、立焊和仰焊3种焊接位置进行–20℃低温环境下焊接试验。结果表明:在超低温环境下,通过对60 mm厚Q390钢进行100℃焊前预热,焊接时采用合理的焊接参数、控制道间温度,焊后采取加热、保温缓冷措施,横、立、仰3种焊接位置下均能得到抗拉强度、弯曲性能、冲击性能良好的焊接接头,可为国家会议中心二期项目冬季焊接施工提供有力的技术支撑和质量保障,为低温环境下同类钢板焊接提供参考和依据。

高强度特厚止裂钢在大型集装箱船上的应用分析

针对大型集装箱船舱口围和上甲板区域大量使用屈服强度为390 MPa和460 MPa、最大设计厚度为80 mm及以上高强度特厚止裂钢带来的船舶断裂安全隐患问题,参照IACS,以及中国船级社规范及相关标准,以某20000 TEU集装箱船为例,分别从母材性能、焊接材料、焊接工艺、无损检测和止裂设计5个方面进行分析,结果表明,大型集装箱船应用高强度特厚止裂钢,必须选择合格母材、严格控制焊接工艺参数、配合焊后无损检测及遵循相应止裂设计。

车用高强钢厚板模内淬火组织演变研究

目的揭示高强钢厚板在热冲压模内淬火过程中的马氏体组织演变特征和规律。方法建立了6mm厚硼钢板热冲压模内淬火过程马氏体相变有限元预测模型,分析了马氏体分布情况及演变特征,阐明了保压力等关键淬火参数对组织演变的影响规律。结果沿板面方向,马氏体从角部开始转化,逐渐由边缘向内部扩展,呈现出“边缘高、中部低”的分布特征。沿板厚方向,马氏体呈现出“表层高、心部低”的分布特征;随淬火过程的进行,这种厚向梯度分布特征逐渐弱化。与薄板相比,厚板的马氏体相变启动和结束时刻均较晚,且马氏体转化率明显较低,马氏体沿厚向分布的不均匀性也更明显。随保压力的增大,马氏体转化结束时刻前移,马氏体转化率增大且沿厚向分布更均匀,抗拉强度增大,延伸率减小;当保压力超过40 MPa时,上述影响逐渐减弱。结论与薄板相比,厚板组织沿板面和板厚方向均呈现更明显的梯度分布特征。保压力对厚板组织演变和力学性能有较大影响,但这种影响随保压力的增大而逐渐减弱。

高强特厚板焊接施工技术

通过对高强特厚钢板的焊接难点及对策、生产准备、工艺流程、焊接操作要点、质量保证体系及质量控制重点等方面进行了深入研究,总结出高强特厚板焊接的成套施工技术并应用于工程实践,焊缝质量合格率达到100%,有效地保证了工程的进度及质量。

控轧工艺对低压缩比高强度特厚钢板组织性能的影响

采用TMCP(Thermo Mechanical Control Process)工艺制备了厚度100 mm的低合金高强度钢板,通过性能检验、光学显微镜和TEM研究了低压缩比控轧工艺对试验钢板不同厚度处力学性能及微观组织结构的影响。结果表明,在总压下率一样时,随着奥氏体再结晶区累积压下率增加,钢板不同厚度处性能差异减小。奥氏体再结晶区累积压下率达到50%时,奥氏体晶粒细化可充分渗透至中心部位,改善了组织的均匀性。未再结晶区压下率增加对特厚板中心部位组织转变影响较小,但使厚度1/4处组织细化并促进位错和析出相生成,间接增加了钢板不同厚度处的性能差异。提出了改善钢板不同厚度处力学性能均匀性的建议,对低压缩比高强度特厚钢板的低成本制造具有指导意义。

海洋工程用钢疲劳寿命与CTOD值关系的研究

通过对钻井平台上所用高强钢EQ70进行了韧度和疲劳性能的试验研究,得出了反映其韧度指标的裂纹尖端张开位移(CTOD)值和不同交变载荷下疲劳寿命值呈近似的线性关系.在应力幅值ΔP一定的情况下,疲劳寿命值N随着CTOD值的增大而增大,并且在高应力幅的时候,对数疲劳寿命和CTOD值有比较好的线性关系,最后还从微观意义上解释了产生这种关系的原因.

CuCrY、CuCrZrY合金表面镀AgC材料的研究

为了充分利用高强高导电铜合金的导电性和强度,以及银石墨材料的润滑性,改善CuCrY、CuCrZrY材料的耐磨性能,采用电镀的方法成功地对CuCrY、CuCrZrY材料表面进行了镀覆。研究了镀层的组成及电镀工艺条件,得到较好的镀液组分及电镀方案;通过优化工艺参数得到平均厚度为100～200μm的镀银石墨层。同时,采用扫描电镜及能谱等对镀银石墨层的厚度、表面形貌,镀银石墨层与基体的界面进行了分析。结果表明,CuCrY/AgC、CuCrZrY/AgC复合材料表面镀层均匀、致密,AgC复合层厚度一致,稳定。界面成锯齿状,机械结合的特征十分明显,有利于改善基体和银石墨界面的结合。

13MnNiMoNbR钢的焊接工艺

13MnNiMoNbR钢是一种强度等级较高、综合性能良好的结构钢,用于制造高温、高压容器。其厚度为46mm的钢板在焊接过程中容易开裂,焊接接头冲击韧性值难以保证。通过工艺方案选定和工艺评定试验,探索制订了最佳工艺参数,使焊接的高压汽水分离器筒体达到了质量要求。射线探伤一次合格率为98.5%,超声波探伤结果全部为I级。

钢板厚度变化对摩擦型高强度螺栓承载力的影响分析

随着交通发展需求,建设的钢桁架桥梁越来越多,这些钢桁梁桥梁杆件或板件之间采用高强度螺栓连接较多,并且相连部位存在各种厚度钢板。目前在一些规范中已有高强度螺栓设计方法,但没有明确与型号对应钢板厚度使用范围。为了明确不同板件厚度对摩擦型高强度螺栓承载力的影响,采用了ANSYS有限元分析软件建立了摩擦型高强度螺栓计算模型,分析了不同钢板厚度对摩擦系数、预紧力、钢材强度的影响。结果表明,摩擦型高强度螺栓存在钢板塑性屈服和摩擦面滑移2种极限状态,M30摩擦型高强度螺栓不宜在板厚小于20 mm钢板使用。

基于ANSYS的高强钢厚板对接焊缝热裂纹成因分析

利用ANSYS的APDL参数化设计语言,以节点方式建立模型,对实际生产中JFE-HITEN 780S高强钢CO2气体保护焊的三维焊接温度场和应力场进行了数值模拟。模型实现了对实际生产中JFE-HITEN 780S高强钢36 mm厚板的13层、29道实体焊接工艺过程进行的仿真,在仿真和理论基础上对焊接热裂纹的成因和防止措施进行了分析。

坡口预留间隙对高强度钢厚板打底焊缝成形的影响

利用MSC.Marc有限元分析软件对低合金高强度钢厚板打底焊热过程进行数值模拟,从温度场角度分析坡口预留间隙大小对焊缝根部熔合的影响,并通过焊接试验对模拟结果进行验证和补充.结果表明,在低合金高强度钢要求的焊接热输入下,当预留间隙小于2 mm时,打底焊缝根部出现未熔合或未焊透缺陷;当预留间隙增大到2-4 mm时,打底焊缝根部熔透,焊缝成形良好;当间隙增大到5 mm以上后,热源不足以熔化较多的侧壁母材金属,可能出现未熔合,实际焊接时需要采用大热输入摆动才能熔合良好.

高强螺栓群不同厚度连接板的有限元分析

针对不同厚度连接板对高强螺栓群的受力影响,采用有限元软件ANSYS建立了三维有限元实体模型,对两种不同厚度的连接板在拉力荷载作用下的板件相对位移、板件应力等进行了模拟,并对比分析了不同厚度连接板的应力状态。结果表明:薄板与厚板应力分布规律一致,但厚板应力数值更小,应力分布更有利。

高强度钢材厚板钢结构的焊接特点及控制措施

高强度钢材厚板钢结构近年来得到了广泛的应用,钢结构施工工艺和方法也有了很大提高。本文介绍了高强度钢材厚板的焊接特点,探讨了其施工控制措施。

Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu铝合金厚板的双级时效工艺

采用力学性能和电导率测定、透射电镜组织观察等方法,研究了Al-6.2Zn-2.3Mg-2.3Cu超高强铝合金厚板双级时效过程第一级时效条件及第二级时效温度和时间对合金性能的影响。结果表明,影响该合金厚板性能最重要的因素是第二级时效温度,其次是第二级时效时间,第一级时效条件对合金性能的影响不大;当第二级时效温度为165℃或175℃时,温度低、长时间(165℃8 h)时效或温度高、短时间(175℃4 h)时效可使板材获得相似的性能;该合金厚板合适的双级时效处理制度为120℃4 h+165℃(8～12)h。

Q690高强钢中厚板全熔透焊接工艺分析

针对新材料Q690低合金高强钢中厚板普遍存在的焊接冷热裂纹及淬硬倾向大、焊后残余应力高、氢致裂纹敏感性强的问题,通过研究MK·GHS70焊丝与Q690高强钢匹配性问题,包括进行焊前处理、控制预热温度及层间温度、减小焊接热输入及正确的焊后热处理形式,得出合理的焊接参数,并通过超声探伤及力学性能检验该工艺可行性。结果表明,Q690高强钢中厚板全熔透焊接工艺完全满足设计要求和生产需要,成功解决了中厚板全熔透焊接难题。此方法已经成功用在海洋平台吊机、海洋井架等设备,取得了良好效果。