高速列车焊接转向架构架材料及性能研究进展

随着对列车运行速度和运载能力要求的提高,对转向架焊接构架的材质和性能提出了更为苛刻的要求。基于MAG焊工艺基础上的转向架构架焊接技术研究已经相当广阔且深入。目前,转向架焊丝虽然能满足焊接使用要求,但是在焊接过程中飞溅较大,容易出现气孔、夹渣咬边等缺陷,小电流过渡稳定性还有待提高。优良的使用操作性能、长寿命、高可靠、具备广域环境条件下服役能力的新型耐寒高韧性焊材亟待开发。新材料、新工艺将是未来的研究热点和重点。轻量化、环境友好、高可靠、长寿命以及激光焊接技术将引领未来转向架焊接制造技术更快更好地发展。

新型高性能桥梁钢Q500qE用埋弧焊丝的研制

为了适应我国桥梁建设向高性能方向的发展,以及桥梁结构焊接中埋弧焊的使用情况,本文根据高强钢成分和焊接接头工作条件,研制出了适用于高性能桥梁钢Q500q E专用埋弧焊焊丝。研究结果表明,新研制的XY-H65Q焊丝选用铬镍钼的合金体系,焊丝与XY-AF105Q焊剂配套使用后,焊缝成形美观,脱渣性能优异,焊渣自动脱落,焊道光滑平整,具有优异的操作工艺性能;常规及极限线能量下的熔敷金属力学性能均符合技术要求,其R_m≥650 MPa,R_(p0.2)≥500 MPa,A_(KV)≥60 J(-40℃);其熔敷金属扩散氢含量均在3.4 mL/100 g以下;其脆性转变温度为-60℃以下;在热输入为28.8~35.0 kJ/cm条件下,焊缝强度、韧性等性能稳定。从熔敷金属焊缝组织看,其组织比较细小,主要为针状铁素体,约占85%以上,具有良好的力学性能。

Cu、Sn、Ag同位素在古金属制品溯源研究中的应用

近年来,随着同位素分析方法的不断突破和新一代多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS)测试技术的广泛应用,Cu、Sn、Ag等非传统同位素在古代金属制品溯源研究中显示出较好的应用前景。本文综述了近20年来Cu、Sn、Ag同位素在古代金属制品应用研究的相关进展,并展望了其应用前景:①由于不同矿床之间Cu、Sn、Ag同位素存较大重叠,这些同位素均难以作为独立的证据追溯金属制品的地质来源;②Cu同位素在原生矿石与表生矿石之间存在较大的分馏,是示踪铜矿石类型的可靠方法,Ag同位素也具推断银矿石类型的潜力;③将Cu、Sn、Ag同位素与Pb同位素、微量元素相结合,并采用合理的统计方法,开展综合溯源研究将是今后应用非传统同位素进行古代金属制品溯源研究的发展方向。

润滑剂浓度对钛合金Ti-6.5Al-4V-0.15B丝材拉拔表面质量的影响研究

研究首次对钛合金Ti-6.5Al-4V-0.15B丝材拉拔摩擦磨损行为进行了分析;在此基础上,研究分析三种润滑剂浓度(25%、40%、55%)下拉拔后的丝材表面微观形貌。结果表明,丝材表面呈现三层结构,即基体、氧化层、润滑剂涂层,符合氧化磨损的典型特征;润滑剂浓度过低导致氧化层增厚、摩擦磨损量增加;润滑剂浓度过高使得附着的润滑剂过多且形成过宽的氧化层裂缝会导致基体层的更大损伤,最终确定润滑剂浓度为40%。进一步分析研究了拉拔各典型道次在选定浓度的润滑剂作用下的表面微观形貌演变。

水电用1000 MPa级高强钢焊接冷裂纹敏感性研究

文中采用理论计算、热影响区最高硬度试验和斜Y型坡口抗裂性试验方法对水电用1000 MPa级高强钢气体保护焊冷裂纹敏感性进行了研究,并研究了不同热输入下最高硬度变化规律及预热与不预热对焊缝冷裂纹的影响。结果表明,该钢具有一定的冷裂倾向,预热温度≥100℃可避免冷裂纹产生,适当提高热输入能够降低裂纹倾向。

商代含高放射性成因铅的青铜器矿料来源与古蜀三星堆在矿业贸易中的地位

含高放射性成因铅是商代青铜器的重要特征,但对其矿料来源的讨论众说纷纭,莫衷一是。笔者等收集了河南郑州商城、山西垣曲商城、湖北盘龙城、四川三星堆、陕西汉中(地区)、江西新干大洋洲、河南安阳殷墟和陕北(地区)覆盖整个商代的8个遗址/地区700件出土青铜器样品的铅同位素组成数据,并与全国606个Pb—Zn、Cu、Sn多金属矿床4025件矿石样品的铅同位素组成数据进行比对分析,探讨商代青铜器的矿料来源和古蜀国在矿业贸易中的地位。研究表明:①南郑州商城、湖北盘龙城、陕西汉中、山西垣曲商城、河南安阳殷墟和陕北6个遗址/地区的青铜器很可能采用了含异常铅和正常铅的两类铅料;而四川三星堆与江西新干大洋洲出土的青铜器则主要采用了含异常铅的铅料。四川三星堆、陕西汉中和陕北3个遗址/地区出土的青铜器很可能采用了含异常铅和正常铅的两类铜料;而河南郑州商城、湖北盘龙城、山西垣曲商城、河南安阳殷墟与江西新干大洋洲出土的青铜器采用的铜料很可能以含正常铅为主,但不排除采用含异常铅铜料的可能性。②对比全国Cu、Pb—Zn、Sn及多金属矿床铅同位素资料,商代遗址出土的青铜器中的高放射性成因铅的铅料,最有可能来自四川云南交界处的MVT型Pb—Zn矿床;而含高放射性成因铅的铜料,则最可能来自四川云南交界处的IOCG型Cu矿和山西中条山铜矿峪Cu矿床。(3)综合三星堆遗址得天独厚的地理位置,三星堆青铜文明的兴衰时间及其与其他文化交流与贸易往来的路径,推测古蜀三星堆很可能是商代含高放射性成因铅的铅料及部分铜料贸易的大型中转地,商代含高放射性成因铅的青铜器的兴盛与衰落则很可能与三星堆青铜文明的开启与消亡有关。

车削工艺参数对Ti6Al4V-0.15B钛合金丝材加工表面的影响

通过设计L9(3~4)正交实验,采用极差法及响应面法,研究了车削切削速度和进给速度对Ti6Al4V-0.15B钛合金丝材加工表面的影响。研究结果表明:最优参数组合为中、高速切削速度和中等进给速度,最优切削速度为630~800 r/min,进给速度为0.20 mm/r;切削速度对丝材直径误差的影响较为显著,其误差随切削速度的增大而减小;进给速度对丝材表面粗糙度的影响最显著,且表面粗糙度随进给速度的增大而增大。

不同焊接电流下X80高等级管线钢焊丝熔敷金属的组织及性能研究

研究了焊接电流对高等级X80专用高效气体保护焊丝熔敷金属的力学性能和组织的影响,为自动焊在高寒地区管道工程中的应用及焊接工艺选择提供基础。结果表明:在150~250 A焊接电流下X80管线钢焊丝(1.0)熔敷金属均具有较好的强韧性;随着焊接电流的增加,焊缝冲击韧性有所降低,焊接电流每提高10 A,-30℃及-50℃冲击功下降4~5 J;焊缝组织以细小铁素体为主,赋予材料优良的强韧特性。

水电用1000 MPa级超高强钢焊接的研究进展

国内外水力发电机组正向着高水头、高转速、高效率、大容量的方向发展,所用钢材发展到1000 MPa级,水电用1000 MPa级超高强钢的焊接已成为了国内外研究重点和热点。本文重点阐述了国内外水电用1000 MPa级钢材冶金特点及焊接性,配套的焊接材料以及焊接工艺技术的研究现状及进展。

产品视觉虚拟技术在焊条质量在线自动监测系统中的应用研究

焊条自动化、智能化制造发展是必然趋势,焊条质量在线自动监测是实现焊条自动化生产的重要环节。本文阐述了焊条生产监测及焊条自动监测系统研究现状,重点探究了产品视觉虚拟技术在焊条质量在线自动监测系统中的应用技术,并分析了焊条质量在线自动监测系统关键技术问题。

不同热输入对1000 MPa级水电工程用高强钢B950CF焊接接头组织及力学性能的影响研究

采用三种热输入对1000 MPa级水电工程用高强钢B950CF进行气保焊焊接,对焊接接头的组织及力学性能进行了研究。结果表明,采用自主研制的XY-ER100实心焊丝焊接B950CF钢获得了满足水电行业要求的强韧性匹配的焊接接头。随热输入的增加,焊缝组织由针状铁素体、粒状贝氏体及少量的低碳马氏体转变为以板条状贝氏体为主及部分长大的M-A块,强度及韧性均降低。为保证结构的可靠性,建议热输入的范围控制在15～30 kJ/cm。

X射线荧光光谱法测定水玻璃中主次成分含量

建立了采用X射线荧光光谱法测定液体水玻璃中的Al_2O_3、CaO、MgO、Fe_2O_3、K_2O、Na_2O、SiO_2含量的方法。研究了适合直接测定液态水玻璃的制样方式、仪器分析参数,确定了工作曲线并录入数据库中。对未知样品的测定结果与化学法、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定结果对比分析,证实了方法具有良好的准确度。精密度实验显示,方法的相对标准偏差(RSD)在0.38%~14.3%。结果显示方法的准确度、精密度完全可以满足对水玻璃中主次成分测定的要求。

C含量对2.25Cr-1Mo-0.25V埋弧焊焊缝金属性能的影响

系统研究了C对2.25Cr-1Mo-0.25V埋弧焊焊缝金属常规力学性能及高温持久性能的影响,揭示了碳化物对高温持久性能的关键作用。盘圆的热处理脱碳过程能够使焊丝及熔敷金属的C含量降低约20%,而其他合金元素未发生改变。C含量降低,2.25Cr-1Mo-0.25V埋弧焊焊缝金属表现出强度降低,塑韧性提高、回火脆化倾向减小的特点。在540℃试验温度和210 MPa持久应力下,低C焊缝金属的高温持久断裂时间仅为587 h,比正常焊缝的939 h缩短了30%,不能满足≥900 h的技术要求。低C焊缝中碳化物的析出密度、尺寸均显著低于正常焊缝。碳化物作为高温持久试验过程中阻止晶界滑移和位错迁移的钉扎物,是保证焊缝的高温持久性能的关键。在2.25Cr-1Mo-0.25V埋弧焊焊材进行设计以及产品检验过程中,需重点监控焊丝及熔敷金属C含量,避免出现C含量过低。

1 000 MPa水电用高强钢埋弧焊材试验研究

随着国内用电量的不断增加,高水头大容量抽水储能电站的建设也不断增多。针对国产B950CF钢板使用自主研发的埋弧焊丝与焊剂,进行相关焊接性试验。经熔敷金属试验检测,抗拉强度为979 MPa,屈服强度为812 MPa,-40℃冲击吸收能量均在90 J以上,-60℃冲击吸收能量均在60 J以上。并且在对接接头焊接时也具有优良的性能,板厚为70 mm的弯曲试验合格率为100%。实现了高强度与高韧性的良好匹配,为国产1 000 MPa水电用钢材在工程应用上奠定了基础。

530 mm超厚20MnMoNb锻件的窄间隙埋弧焊

对深海试验装置930压力筒的主体材料20MnMoNb锻件进行焊接性分析,针对530 mm超厚锻件试板的焊接结构,制定合适的焊接工艺方案,预防焊接缺陷的产生。采用窄间隙埋弧焊焊接试板,试板经焊后热处理后进行无损检测和力学性能检测,检测结果均符合设计要求,焊缝一次合格,完成了焊接工艺评定,为930压力筒的制造奠定了坚实的基础。对焊缝进行微观组织分析,发现其中有细小的针状铁素体析出,细化了粗大的晶粒,这对焊接接头的力学性能有一定的改善作用。本次焊接工艺评定的完成,对超壁厚焊接结构的问题解决提出了新的思路。

大跨度钢桥用Q420qE钢接头焊接性能的研究

主要研究了大跨度钢桥用Q420qE钢焊接接头的工艺性能,研究了基于工程的实际情况及桥梁钢的接头形式,进行了4种典型焊接接头的力学性能试验,试验内容包括焊缝拉伸试验、低温冲击试验、接头硬度测试等,最后还进行了焊接接头断口的微观形貌分析。

焊接电流对高速电渣单层堆焊的成分及性能的影响

采用高速电渣堆焊焊材进行1200 A、1500 A、1800 A梯度电流条件下的单层堆焊试验,研究了电流对堆焊层化学成分、铁素体数FN的影响规律,并分析堆焊层微观组织。国产单层电渣堆焊焊材在不同电流下具有良好的焊接工艺性,焊后自动脱渣,堆焊层具有良好的平整度及直线度。理化性能结果显示,不同电流水平下的化学成分、铁素体、硬度、侧弯、晶间腐蚀、氢剥离结果均满足技术条件要求。在堆焊厚度相同的条件下,随着焊接电流增大及焊接速度加快,熔深及稀释率增大,堆焊层主要合金元素中Cr、Ni含量下降,铁素体含量降低,工程应用中可通过调节焊接参数控制堆焊层的铁素体含量。金相分析结果显示,堆焊层组织均为奥氏体+少量δ铁素体,在热处理后熔合线上出现了10~20μm的黑色碳化带,主要是由超低碳不锈钢堆焊层与中碳母材之间较大的碳含量差异引起。

加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊条的研制

加氢反应器用2.25Cr-1Mo-0.25V钢配套焊接材料长期依赖进口,针对2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊条进行配方研制。焊条采用钢芯过渡合金方式,C、Si、Mn、Cr、Mo、V、Nb等合金元素全部通过高纯净度合金钢芯过渡,在不同电流水平下均能够获得成分稳定的高纯净度焊缝金属。焊条药皮的配方设计采用高碱度低氢配方渣系,具有良好的焊接工艺性。焊条扩散氢含量达到H4超低氢水平,在不低于150℃的预热温度下进行焊接,能有效抵抗冷裂纹。工艺评定结果显示,在不同热处理状态下,焊条的室温拉伸、高温拉伸、-30℃夏比冲击、侧弯、硬度、回火脆化等试验结果均可满足2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊材技术要求,特别是低温冲击韧性的稳定性较好,未出现离散低值。钢芯过渡合金的配方设计方式,保证了整个焊道成分和组织均匀性,是保证整个接头获得稳定性能的关键。

大型水轮机蜗壳用780MPa级高强钢焊接工艺研究

为了解决大型水轮机用780MPa级高强钢焊接接头在焊后热处理后韧性降低的问题,对其焊接工艺进行了研究。通过冷裂纹试验,确定780MPa级高强钢预热温度达到100℃以上,能够有效避免焊接冷裂纹。在不同的线能量水平和不同的热处理温度下对接头性能进行了试验,焊态接头的线能量上限不宜超过4.0k J/mm。热处理态接头线能量的上限不超过3.8k J/mm,且使用550℃×4h的热处理规范,能够有效保证性能符合技术要求。按照ASME标准完成了大型水轮机用780MPa高强钢的焊接工艺评定,并在行业内首次实现了整体热处理的水轮机780MPa高强钢蜗壳等产品的制造。

大跨度桥梁钢Q500qE配套焊条XY-J657Q的应用研究

基于焊接钢桥的快速发展和大跨度高钢级发展趋势,依托武汉钢铁集团公司为沪通大桥研发的桥梁钢配套焊接材料需要和沪通大桥建造焊接工艺要求,研究开发大跨度桥梁钢Q500qE配套焊条XY-J657Q,该焊条焊接工艺性优异,具有低的脆性转变温度、裂纹敏感性和抗裂性能优异,熔敷金属具有高的低温塑韧性,完全满足沪通大桥焊接技术性能要求。