Effect of the heat input on microstructure and properties of submerged arc welded joint of 08Cr19MnNi3Cu2N stainless steel

SAW308L submerged arc welding wire and SJ601A submerged arc welding flux were selected to weld the 12 mm 08Cr19MnNi3Cu2N low nickel and high nitrogen austenitic stainless steel plates with three different welding heat input,and microstructure,tensile properties,microhardness and corrosion properties of the welded joints were studied.The results show that no defects are found in the three groups of welded joints,and the welded joints have better performance.The tensile strength of 08Cr19MnNi3Cu2N stainless steel welded joints with different heat input is slightly lower than that of the base metal,and fracture occurs in the weld zone,and the hardness of the weld zone is lower than that of the base metal.The weld microstructure of stainless steel welded joints with different heat input is composed of austenite+δferrite,and ferrite is uniformly distributed in austenite.With the increase of the welding heat input,the ferrite content in the weld zone decrease gradually,the grain size in the thermal affected zone increase gradually,and the impact toughness reduce.

30mm厚EH420船板钢三丝埋弧焊接温度场数值模拟研究

为了减少焊接时产生的高温对热影响区韧性的影响,分别研究了焊接线能量、焊丝功率分配、焊接电压和焊丝间隔对温度场的影响。基于Visual-Environment有限元软件,利用双椭球热源模型,对30 mm厚EH420船板钢三丝埋弧焊接温度场进行了数值模拟。结果表明:1)当线能量从150.26 kJ/cm降低到104.72 kJ/cm时,粗晶区峰值温度降低了322℃;2)当线能量相同时,前丝功率占比从25.00%上升到41.67%,且中丝功率占比不变的情况下,粗晶区峰值温度降低了56.79℃;3)提高焊接电压后,粗晶区峰值温度、熔深和熔宽变化较小;4)焊丝间隔从20 mm增加到45 mm,熔池长度增大了50 mm,并在焊丝间隔40 mm之后出现由单熔池向双熔池转变的现象,粗晶区峰值温度呈现先增大后减小的趋势,焊丝间隔在35 mm达到最高温度1183.62℃;5)从拟合结果得出,在焊接30 mm厚的EH420船板钢“Y”型坡口时,线能量应采用174.54 kJ/cm,在此线能量下前、中、后丝的功率占比采用15∶11∶7且焊丝间隔为20~30 mm,能够有效避免出现焊接缺陷。研究结果既可以保证焊接质量,又可以大幅提高焊接效率,为企业降本增效提供新方法。

油气输送焊管串列超声检测的技术要求与应用

首先介绍了串列超声检测的原理,然后简述了国家石油天然气管网集团及中国石油天然气股份有限公司的相关企业标准、壳牌标准、DNV GL标准关于SAWL(直缝埋弧焊管)、SAWH(螺旋埋弧焊管)、HFW(高频电阻焊管)的串列超声检测要求、串列超声检测参考反射体的制备方法及相关计算,最后探讨了串列超声检测探头布置和串列超声检测自动探报警后的复查方法。并明确,在超声波自动检测中引入串列超声检测,能有效保障焊管焊缝区域的全覆盖,有助于提高焊管产品质量。

焊接热输入量和保护气体成分对S32205双相不锈钢低温冲击韧性的影响

采用等离子弧焊(PAW)+钨极惰性气体保护焊(GTAW)对2205双相不锈钢进行焊接,研究了在GTAW焊接过程中,热输入量和保护气体这两个要素对材料焊接部位低温冲击韧性的影响,并通过金相和SEM等对微观组织结构进行分析研究。结果表明,采用GTAW焊接时,热输入量会影响晶粒组织中铁素体/奥氏体相比例和奥氏体形态,当热输入量为1.76 kJ/cm时,焊接部位的低温冲击性能(-46℃)最佳;在保护气体中添加N_(2),会影响奥氏体和铁素体比例以及氮化物(CrN/Cr_(2)N)析出相在铁素体中的析出数量,并且导致微气孔形成,当N_(2)添加量为1%左右时,焊接部位的低温冲击性能最佳。

大管径厚壁低温碳钢管焊接裂纹控制措施

大管径厚壁低温碳钢管A333-Gr6焊接时易出现冷裂纹,主要是淬硬性、应力作用和扩散氢三种因素相互作用所致。首先通过打磨或碳弧气刨等方式对裂纹进行清除,随后对裂纹进行修复。为避免裂纹再次出现,从焊前预热、清理焊接区域、选择合适的坡口形式、有效的定位焊接、进行工装固定、焊接中断的处理及其焊后热处理消氢几个方面,对焊接过程进行控制,可有效消除焊接裂纹。

某管线L415MB螺旋埋弧焊钢管屈曲失效分析

屈曲失效是长输油气管道的重要失效形式之一,本文研究了甘肃地区某天然气管线发生的局部屈曲失效,对其宏观形貌、几何尺寸和理化性能进行了检测分析。通过勘查和分析失效管段所处地形地貌,推测了可能造成该管线发生屈曲失效的载荷类型。采用有限元分析软件分别对管道承受平行于管轴方向和垂直于管轴方向载荷作用下的管段应力分布和变形进行了模拟和对比分析。结果表明:屈曲失效管段的理化性能符合相关标准要求,平行于管轴方向的压缩载荷是造成该管段发生局部屈曲失效的主要原因。另外,该管段屈曲褶皱区域在轴向压缩力作用下发生了局部壁厚变化和局部变形开裂。

LNG储罐用低温高锰钢埋弧焊材料组织和性能研究

针对LNG储罐用低温高锰钢,设计了一种用于丝级埋弧横焊的焊丝、焊剂及焊接工艺。通过拉伸、冲击、侧弯试验评估焊缝金属力学性能,采用OM,SEM,EDS等设备分析组织形貌。试验结果表明:焊剂工艺性能优良,焊缝成形较好,脱渣良好,无气孔、裂纹等缺陷,抗拉强度大于660 MPa,-196℃夏比冲击吸收能量大于60 J;焊缝金属组织为全奥氏体组织,组织致密,晶间有细小的夹杂物析出,冲击试样断口形貌多为细小的韧窝;利用EDS对冲击断口中少量解理面处合金成分进行分析,发现焊缝高Si区会在受冲击下产生解理面成为断裂的启裂位置,降低了材料低温韧性。总结试验结果,确定性能最佳的焊材成分与焊接工艺参数。

油气管道工程用大口径TE555增材制造三通的开发

从材料、制造工艺、力学性能、焊接性能、实物爆破试验性能以及无损检测、残余应力等多个方面,介绍了采用电弧增材制造技术开发的-60℃和-40℃的低温环境下油气管道工程用Ф1219 mm大口径TE555增材制造三通。开发的增材制造三通各位置强韧性均匀,无明显的方向性,无厚度效应,特别是具有较好的低温韧性;焊接性能良好,无软化现象;肩部加厚后爆破压力达到57 MPa;经过去应力处理后残余应力大幅度降低;无损检测结果表明增材制造工艺可行,无超标缺欠。增材制造三通在定制化、特殊环境和特殊用途工况情况下,具有较好的推广和应用前景。

Q460车桥壳埋弧焊焊缝组织及电化学腐蚀行为

选取Q460低合金高强钢及其埋弧焊焊接接头,采用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计等测试手法研究焊缝组织及性能;通过电化学极化曲线的测试研究焊缝腐蚀行为。试验结果表明,焊缝组织为针状铁素体和珠光体,经过淬火加高温回火后的焊缝晶粒最为细小;焊缝的硬度大于母材的硬度;焊缝的抗腐蚀性能低于母材,在质量分数为3.5%的NaCl腐蚀环境下,较于同为低合金高强钢的Q510和Q345,Q460焊缝耐腐蚀性也略差。

T4003不锈钢激光-电弧复合焊接工艺特性研究

为了探究复合热源对T4003铁素体不锈钢焊接特性的影响,采用光纤激光-电弧复合焊接研究了工艺参数对接头形貌和组织性能的影响规律,优化了工艺参数,重点分析了焊缝金属和热影响区-40℃低温冲击韧性和提升机理。结果表明,在优化参数下,复合接头性能优异,拉伸试样均断裂于母材,抗拉强度为530 MPa,且180°横向正弯和背弯试验中均未发现裂纹;焊缝金属平均冲击吸收功为50 J,略高于常规电弧接头,但是热影响区平均冲击吸收功提升显著,达到32 J,为电弧接头的3倍,提升的主要原因在于激光-电弧复合焊接的低热输入降低了热影响区粗晶区晶粒尺寸;冲击断口形貌表明,复合接头焊缝金属在终断区尚未出现韧脆转变,仍然以韧窝为主,但是热影响区在中部扩展区出现明显的准解理形貌,开始出现韧脆转变。该研究促进了激光-电弧复合焊接在铁素体不锈钢中的应用。

LNG储罐用高锰低温钢埋弧焊焊接材料及工艺研究

研制出适用于LNG储罐用高锰低温钢配套的埋弧焊丝和焊剂。采用C-Mn-Cr-Ni-Mo合金体系设计,形成的焊缝金属中Mn含量为22.5%~25.5%,焊缝金属抗拉强度和-196℃低温冲击等力学性能优良,与奥氏体高锰低温钢匹配性良好。通过分析道间温度和热输入对熔敷金属力学性能的影响,结果表明,在焊接奥氏体高锰低温钢时,须控制好道间温度和采用较小的热输入,确保焊缝金属具有优良的综合力学性能。

一次峰值温度对激光电弧复合焊热模拟临界再热粗晶区组织与韧性的影响

临界再热粗晶区(Intercritically reheated coarse grained heat affect zone, ICCGHAZ)是低合金高强钢焊接热影响区的局部脆化区,为研究一次峰值温度对低合金高强钢激光电弧复合焊ICCGHAZ微观组织和韧性的影响,本工作利用焊接热模拟技术制备了不同一次峰值温度的ICCGHAZ试样,并对其组织和韧性进行了表征与分析。结果表明:不同一次峰值温度下,热模拟ICCGHAZ的基体组织均为板条马氏体,块状马奥(Martensite-austenite, M-A)组元分布在原奥氏体晶界并在局部聚集成链状。随着一次峰值温度的升高,热模拟ICCGHAZ试样平均晶粒尺寸不断增加,M-A组元体积分数也不断增加,但M-A组元平均晶粒尺寸变化不大。热模拟ICCGHAZ试样裂纹扩展功随一次峰值温度的升高而不断下降,裂纹形成功变化不大。

X80管线钢埋弧焊匹配焊丝试验

通过分析高强度低合金钢焊缝熔敷金属常见显微组织对其力学性能的影响,确定X80管线钢用埋弧焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体(AF)和少量粒状贝氏体(GB)的复合组织。从相变动力学原理出发,结合针状铁素体(AF)非自发形核机制和微合金组织韧化理论,选择Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系进行X80管线钢匹配焊丝的试制。结果表明,合理选择和控制合金元素,可以获得理想的焊缝熔敷金属组织和强韧性以及低温韧性要求,试制的1号焊丝能够满足X80管线钢的使用要求。

国产X80管线钢的应变时效行为及预防措施

针对管线钢存在的应变时效问题,对国产X80管线钢及其直缝埋弧焊管管体进行了不同时效后的拉伸试验,对其应变时效行为及预防措施进行了研究。结果表明:当时效温度达到210℃时,存在1%预应变的X80管线钢和经水压、冷扩径后的直缝埋弧焊管均出现明显的应变时效,前者屈服强度和屈强比均上升6%,后者的分别上升9.5%和6.9%,且应力-应变曲线均出现明显的屈服平台;测定拉伸性能时要尽可能降低拉伸试样的温升,降低防腐前加热温度和缩短加热时间以及降低管线钢中的碳、氮含量,采用双相显微组织并在轧制工艺中用加速冷却后立即在线热处理等方法均是降低管线钢应变时效的有效措施。

低合金高强钢双面双弧焊热循环对组织性能的影响

针对低合金高强钢厚板焊研究了一种不清根高效焊接的新工艺——双面双弧焊(DSAW),即双面双脉冲TIG焊打底,双面双MAG焊填充。采用钻孔隐藏热电偶的方法对单TIG焊和双TIG焊打底的熔合区附近温度场进行了测量。结果表明,单TIG焊的t8/5和t8/3比双TIG焊的要小,双TIG焊前电弧对后焊道有预热作用,而后电弧对前焊道有二次热处理作用。单TIG焊缝和粗晶区组织为粗大的板条马氏体,而双TIG焊缝区组织是马氏体+针状铁素体,粗晶区的板条状马氏体组织比单TIG焊要小,微观硬度曲线分析表明单TIG焊打底的焊缝区和粗晶区的硬度比双TIG焊的硬度高。

焊接热输入对特厚板20MnNiMo焊接残余应力的影响

为了研究焊接热输入对8万吨模锻压机主缸材料20MnNiMo焊接残余应力的影响,制定了不同热输入条件下的焊接方案,并通过盲孔法对残余应力进行了测定。实验结果表明,焊接接头残余应力的分布和大小是随着焊接热输入的减小而不断变化的。当焊接热输入由27.3 J/cm变化到24.6 J/cm时,焊接接头焊缝区x方向残余应力减小16%;热影响区x方向残余应力减小33%,y方向残余应力减小52%;焊缝区x方向残余应力减小49%,y方向残余应力增加49%;其中,焊接热输入的变化对y方向残余应力影响最大。在相同焊接效率条件下,焊接热输入越小,材料20MnNiMo的焊接残余应力越小。

应变时效对大口径X80管线钢拉伸性能的影响

将大口径X80管线钢试样拉伸至应变为0.5%~3.5%,卸载后分别进行室温及200,230,250℃时效处理,研究了拉伸预应变和时效温度对试验钢拉伸性能的影响;采用直缝埋弧焊在制管扩径率为0.5%~0.8%下对试验钢进行制管,研究了制管扩径率对试验钢拉伸性能的影响。结果表明:进行一定应变预拉伸+时效处理或制管扩径后,试验钢发生应变时效,其屈服强度增大,抗拉强度变化较小,屈强比增大;制管扩径率对屈服强度增量和屈强比增量的影响比拉伸预应变的更大;室温应变时效后,拉伸预应变是影响屈服强度和屈强比提高的主要因素;200~250℃应变时效对试验钢拉伸性能的影响比室温应变时效的大,200~250℃时效温度的变化对拉伸性能影响不大。

钼、镍含量对马氏体不锈钢硬面药芯焊丝堆焊层组织和性能的影响

通过优化钼和镍元素的含量,研制了一种焊接工艺优良的马氏体不锈钢硬面药芯焊丝,并采用埋弧焊堆焊方法在Q235钢基体上制备了堆焊层,研究了钼、镍含量对堆焊层组织、硬度和高温耐磨性能的影响。结果表明:堆焊层显微组织均由马氏体、残余奥氏体、碳化物组成;添加钼和镍元素后能够提高堆焊层的硬度和高温耐磨性能;且当钼、镍的质量分数均为2%时,得到的堆焊层的硬度和高温耐磨性能均最好,硬度为47.8HRC,磨损质量损失为3.6mg。

管线钢大电流双面高速埋弧焊接用焊丝研制

介绍了石油、天然气输送管线用埋弧焊丝的特征及高韧性焊丝成分设计原则。分别采用 92kg高频感应炉实验室冶炼 ,5 0 0kg中频感应炉半工业性冶炼和 30 0t顶吹氧气转炉工业化大生产冶炼 ,进行焊丝研制。对所研制的焊丝配合烧结焊剂SJ10 1,进行了无坡口双面埋弧焊试验 ,测试了焊缝成分、冲击韧度、金相组织、硬度和接头抗拉强度。用扫描电镜分析了冲击断口形貌及夹杂物组成 ,透射电镜分析了焊缝金属的微观结构 ,俄歇试验分析了B、Ti、N在焊缝中的分布。结果表明 ,B在原奥氏体晶界偏聚 ,可抑制先共析铁素体在晶界析出 ,弥散分布的细小夹杂物有助于针状铁素体的生成 ,配合降低S、P、气体元素和杂质含量 ,可使焊缝金属具有高的韧性。焊缝硬度在HV185～HV2 14之间 ,与母材平均硬度HV190为同一水平。

超低碳贝氏体钢埋弧焊焊缝金属的组织与力学性能

针对超低碳贝氏体钢HQ785DB的焊接特点,在低碳钢焊丝的基础上设计了一种埋弧焊用焊丝,将该焊丝匹配氟碱型SJ101焊剂对该钢进行焊接,研究了焊缝金属的显微组织、力学性能及冲击断口形貌。结果表明:焊缝金属组织以针状铁素体和板条贝氏体为主,另有少量弥散分布的粒状贝氏体;焊缝金属的抗拉强度为806.25 MPa,伸长率为16.78%,20℃时的冲击吸收功为183.25J;冲击断口上存在大量韧窝,以微孔聚集型的韧性断裂为主。