石油化工油气管道焊接接头断裂韧性评定

评定了石油化工油气管道焊接接头断裂韧性，为今后石油化工油气管道质量提升、改进提供全新的研究思路。选取壁厚15,20,25 mm的石油化工油气管道常用X80等径管材，使用熔化极气体保护焊与双面多丝埋弧焊相结合的焊接方式，分别制备AJ-1,AJ-2,AJ-3 3种焊接接头试验试件。使用CTOD断裂韧性分别测定3个试件焊缝中心、熔合线、热影响区的裂纹顶端张开位移，并使用扫描电子显微镜观察各试件断裂微观形貌，分析各试件断裂韧性受裂纹扩展量影响情况。试验结果显示：裂纹扩展量会导致焊接接头裂纹顶端张开位移增大，影响焊接接头的韧性。3种焊接接头试件的不同区域裂纹顶端张开位移均>0.15 mm,断裂韧性较高；微观形貌结果显示，壁厚为15 mm的试件AJ-1热影响区韧窝较小，且出现较大解理面，脆性与韧性断裂特征都较为明显，该试件在焊缝中心与熔合线的韧窝较小，断裂韧性较低；壁厚为20 mm的试件AJ-2在热影响区存在准解理形貌，断裂韧性降低。在焊缝中心区的韧窝斜拉区断裂韧性升高，在熔合线出现较多剪切唇，断裂韧性并不理想；壁厚为25 mm的试件AJ-3在焊接接头各个区域均出现较多大韧窝，尤其焊缝中心的...     

E36海洋平台用钢焊接接头疲劳裂纹扩展行为研究

针对海洋平台用钢E36-Z35钢的焊接特点,开发了一种药芯焊丝焊接工艺,并对焊接接头的母材、焊缝、热影响区和熔合线进行了疲劳裂纹扩展速率试验.结果表明:由于焊材及工艺选择合理,焊缝、热影响区及熔合线处的疲劳裂纹扩展速率低于母材.     

Fe_3Al与18-8钢钨极氩弧焊接头的裂纹及断裂分析

采用填丝钨极氩弧焊(TIG)对Fe3Al与18-8钢进行焊接,用扫描电镜和电子探针分析Fe3Al/18-8钢接头的微观裂纹及断口特征,用透射电镜分析接头区的位错形态.结果表明,Fe3Al/18-8钢接头裂纹起源于Fe3Al侧熔合区,断口形态以穿晶解理断裂为主,解理面上分布着由解理台阶组成的河流花样.焊缝区的断口由部分剪切韧窝构成,焊缝区的韧性优于熔合区.Fe3Al侧熔合区分布有不同密度的位错,是Fe3Al/18-8钢接头潜在裂纹源.微裂纹在应力作用下向Fe3Al热影响区扩展,与主裂纹汇合后,发生剪切断裂.     

Q890高强钢焊接接头裂纹及显微组织分析

本文对Q890低碳调质高强钢进行铁研试验,分析焊接热输入和焊接材料对Q890高强钢焊接接头裂纹及显微组织的影Ⅱ向;采用金相显微镜对接头显微组织、裂纹形态进行研究。试验结果表明：采用MK·GHS80和MK·GHS90焊丝,焊接热输入控制在12—19kJ／cm时,焊接接头根部裂纹率均〈20％,且采用MK·GHS90焊丝,接头平均根部裂纹率远小于采用MK·GHS80焊丝：接头裂纹起源于焊道根部熔合区处,沿熔合区扩展,当主裂纹所承受的应力较小而扩展所需的塑形变形功较大时,扩展阻力增大,裂纹停止扩展,接头裂纹具有明显的穿晶断裂特征。     

SMA490BW钢激光-MAG复合焊T型接头疲劳性能

对激光-MAG复合焊和MAG焊T型接头进行了四点弯曲疲劳试验,采用最小二乘法拟合疲劳S-N曲线,估算了两种焊接方法 T型接头循环寿命为107时的疲劳强度。试验结果表明,当循环基数为107次时,激光-MAG复合焊接头的疲劳强度较常规MAG焊接头提高17.5%。观察两种焊接方法的疲劳断口发现,断口位置在熔合区的焊趾处,裂纹扩展区疲劳辉纹明暗相交,既短又不连续,呈韧性疲劳断口特征。但激光-MAG复合焊疲劳裂纹扩展区撕裂棱凸出较大,裂纹扩展时所需的动力更大,断裂韧性更高。分析发现,焊趾处圆滑过渡和细小的熔合区微观组织导致激光-MAG复合焊T型接头的疲劳强度高于MAG焊。     

BHW35锅炉汽包纵缝埋弧自动焊接工艺

分析了BHW35锅炉用钢的焊接性能,采用埋弧自动焊接设备进行了BHW35超高压锅炉汽包纵缝的焊接工艺试验,使用金相显微镜观测了母材和焊接接头的微观组织。结果表明,母材和热影响区组织为铁素体与贝氏体,熔合线处微观组织为贝氏体,焊缝微观组织为少量铁素体与贝氏体。进行了常温、350℃高温的焊接接头拉伸试验,弯曲角度为100°的弯曲试验,近缝区、焊缝区冲击试验。试验结果表明,试验结果符合BHW35超高压锅炉汽包纵缝焊接工艺要求,制订的焊接工艺可行。     

液压支架用Q890/Q960高强钢焊接裂纹敏感性研究

本文采用混合气体保护焊对Q890/Q960异种低合金高强钢进行焊接试验。研究了焊丝化学成分与焊接工艺对焊接接头裂纹率的影响,并对裂纹在接头中的扩展与止裂进行了分析。试验结果表明焊接裂纹主要出现在焊缝根部的熔合区,沿熔合区靠近焊缝侧扩展;选用合适的合金焊丝,采取焊前预热、焊后缓冷的工艺,控制焊接热输入可将接头裂纹率控制在合适的范围内;针状铁素体与板条马氏体的不均匀过渡及较大的应力集中是裂纹在焊缝根部熔合区萌生的主要原因;细小的针状铁素体能够阻碍裂纹扩展,有利于降低焊接接头的裂纹敏感性。     

20g钢埋弧焊接头冷弯开裂原因的研究

本文通过对20g 钢埋弧焊接头冷弯开裂试件的扫描电镜断口、弯前接头金相分析以及20g 钢热裂纹和热塑性试验等认为,20g 钢埋弧焊接头冷弯开裂原因主要是焊后在接头熔合区产生结晶裂纹和液化裂纹,试件冷弯时,熔合区裂纹扩展造成接头冷弯开裂。     

Q500qE桥梁钢焊接接头的低温断裂韧性

实验室试制了60 mm厚TMCP型Q500qE桥梁钢厚板;使用自动埋弧焊机对试验钢板进行双面多层多道次对接焊试验。采用裂纹尖端张开位移(CTOD)测试技术和显微组织分析,对母材、焊缝金属和热影响区(HAZ)进行了低温(20、-10、-40℃)断裂韧性测试研究,利用扫描电镜对各部位的CTOD试验断口特征进行了分析,进而比较了母材、焊缝金属和热影响区不同区域金属低温断裂韧性。结果表明:随着试验温度的降低,焊接接头不同部位的断裂韧性CTOD特征值明显降低,F-V曲线逐渐缩短,试样的裂纹稳定扩展区变窄,断裂时的塑性变形不断减小直至消失,两侧剪切区也越来越不明显,焊接接头的韧性降低。在同一试验温度下,母材试样的裂纹稳定扩展区较宽,纤维断裂区较明显,裂纹扩展缓慢;热影响区试样的裂纹稳定扩展区最窄,断口平整,纤维区不明显,主要为脆断区。焊接过程的大输入量热循环使得焊接热影响区中原奥氏体晶粒尺寸增大,从而恶化了热影响区的低温韧性。     

Q460钢焊接接头组织及动态断裂行为的研究

通过调整焊接热输入研究了Q460低合金高强钢CO2气体保护药芯焊接接头的组织及其对不同温度下动态断裂韧性(JId)的影响规律,探究了影响接头动态断裂行为的机理.结果表明,低热焊接输入的接头熔合区(FZ)柱状晶界面处存在仿晶界型铁素体;随热输入增加,FZ柱状晶形态特征逐渐减弱、仿晶界铁素体消失,FZ以针状铁素体组织为主,且随热输入的增加针状铁素体平均尺寸增大.在室温至-70℃范围内,中等热输入的焊接接头均表现出优异的动态断裂韧性,而低热输入的接头动态断裂韧性值最低.随温度由室温降低至-70℃,Q460钢焊接接头动态断裂机制发生了由延性断裂逐渐向解理脆性断裂的转变.低热输入焊接接头FZ柱状晶界面具有平面生长特征的仿晶界铁素体,易诱发低温下裂纹沿晶快速扩展.研究发现,在低温动态断裂过程中,细小针状铁素体组织由于可有效地阻碍裂纹扩展,成为其维持高动态断裂韧性的要因.     

汽轮机12Cr/30Cr2Ni4MoV异质焊接转子接头组织与韧性研究

采用CTOD方法测试汽轮机12Cr/30Cr2Ni4MoV异质转子焊接接头微区断裂韧性,研究微观组织与微区断裂韧性的关系,并分析裂纹扩展阻力特征。结果表明,异质焊接接头的整体强度低于母材,属于低匹配,拉伸断裂位置位于过渡层;异质焊接接头微区断裂韧性不均匀,母材12Cr和过渡层均发生了裂纹失稳扩展,热影响区断裂韧性优于母材;埋弧焊焊缝的裂纹扩展阻力低于30Cr2Ni4MoV;母材12Cr和过渡层中的富Mo硬质相是裂纹产生失稳扩展的主要原因。     

热输入对BHW35钢焊缝性能的影响

在制作高压锅筒BHW35钢试件时曾出现厚板焊接接头后焊面抗拉强度偏低的现象,通过控制焊接工艺参数及层间温度,实现了BHW35厚板试件多层多道焊缝的各层力学性能均匀,且符合标准要求。     

基于铁研试验的耐热钢接头再热裂纹倾向探讨

探讨了铁研试验中涉及的耐热钢接头再热裂纹倾向。结果表明,在消除应力热处理后BHW35钢的铁研试件中发现了启裂于接头根部应力集中处、沿HAZ过热区晶界扩展的、止裂于焊缝或HAZ细晶区的裂纹,其性质属于再热裂纹。接头HAZ粗晶区显微组织是再热裂纹产生的必要条件,而接头中的拘束应力和氢以及高温行为则是产生再热裂纹的充分条件。生产中常用低应力化和低氢化综合工艺及参数,以及专用焊接材料等措施,使接头中的应力水平降低,接头中的氢含量最小化,控制再热裂纹形成条件,并获得了较满意的效果。     

大口径X80钢级管道环焊缝断裂韧性需求研究

采用有限元方法建立了D1 422 mm厚壁X80钢管自动焊焊接接头数值模型,通过环焊缝强度匹配、母材屈强比等参数对焊缝裂纹驱动力的影响规律进行研究,确定在不同管材强度等级及焊缝特性等工况下的韧性指标。结果表明：提高焊缝区强度匹配能够有效减小接头的裂纹扩展驱动力,降低断裂韧性需求,降低母材屈强比会使相同强度匹配条件下的裂纹扩展驱动力更小。目前工程标准中的断裂韧性值能够满足管道断裂控制要求。     

NiCrMoV钢焊接转子接头韧性研究

针对核电低压焊接转子用NiCrMoV钢焊接接头的韧性进行研究,分别对母材、接头热影响区、焊缝内柱状晶区、焊缝内细晶区等各区域进行冲击韧性测试,结合断口处形貌及微观组织特征,研究韧性与组织的相互关联机制。结果表明,焊接接头各区域的冲击性能均满足要求,热影响区冲击性能波动较大,焊缝柱状晶区沿晶界开裂使得其冲击性能较弱。裂纹沿柱状晶晶界扩展及柱状晶晶界上少量碳化物析出是焊缝内柱状晶区域韧性较低的主要原因。     

柔度法测试铬-钼钢窄间隙焊焊接接头断裂韧性

通过分别对2.25Cr-1Mo钢窄间隙焊焊接接头的焊缝、熔合线、热影响区的四组“柔度”法测试的“δ_(R)-曲线”和多试法测试的结果比较。证明了“柔度”法测试焊接接头断裂韧性的可靠性;探讨了在测试接头“δ_R-曲线”试验过程中,开始停机点和加载范围的选取及裂纹扩展量的测定。进而使“柔度”法可在工程应用中单独测试钢材及其接头的断裂韧性。     

TC4-DT电子束焊接头显微组织及疲劳裂纹扩展行为

在光学显微镜下对TC4-DT钛合金电子束焊接头显微组织进行了分析,讨论了接头不同位置显微组织特征.比较了疲劳裂纹始于焊接接头不同位置时的宏观裂纹扩展路径及裂纹扩展速率,依据焊接接头显微组织特点讨论了显微组织对疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明,电子束焊接头沿熔深方向显微组织存在一定的差异;文中条件下,与母材区相比焊缝熔合区及热影响区具有较高的疲劳裂纹扩展抗力,导致裂纹扩展路径逐步偏向母材区,最后讨论了裂纹扩展路径的偏折对裂纹扩展速率的影响.     

液压支架用Q690+Q550高强钢焊接接头裂纹分析

对Q690+Q550高强钢进行直Y形坡口铁研试验,分析焊接材料和热输入对Q690+Q550钢焊接接头裂纹的影响;采用金相显微镜、电子探针仪等测试手段,对焊接接头的显微组织、裂纹形态及断口形貌进行研究。试验结果表明:采用ER50-6,MK·G60和MK·GHS70焊丝,焊接热输入控制在11～19kJ/cm范围内,焊接接头裂纹率20%;裂纹起源于淬硬倾向较大的Q690侧熔合区,平行或越过熔合区向焊缝扩展;焊缝和热影响区的冲击断口形貌为韧-脆断裂机制。     

异种钢焊接接头熔合区中的“富奥氏体带”

用Cr30Ni10型焊条焊接中高碳珠光体异种钢接头时发现,该接头的熔合线焊缝侧附近存在着一条“富奥氏体带”。其组织特征是,在奥氏体基体上分布着不连续的马氏体和铁素体组织。本文就“富奥氏体带”的作用、产生条件、形成机制以及对接头抗裂性和韧性的影响作了分析探讨。试验证明,该“富奥氏体带”的研究对异种钢接头熔合区冷裂纹机制的探讨及焊接生产有一定的指导意义。     

T2紫铜-45钢电子束焊双材料界面性能与裂纹偏转

焊接接头性能与缺陷一直是焊接材料相关课题的重要方面,大量的研究描述了焊接材料的接头性能与特征,但异种焊接材料的界面与开裂问题研究并不充分. 文中对T2紫铜-C45钢电子束焊接双材料界面强度和裂纹开裂的问题,首先采用标准拉伸和三点弯曲试验,得到该材料焊缝区抗拉强度、屈服强度、弹性模量参数,并依此计算判断出断裂韧性值;其次对拉伸和三点弯曲试验试样的宏观和微观断口分析,表征其断口形貌特征,得出断口断裂类型为准解理和沿晶脆性复合断裂模式;基于试验分析结果对裂纹开裂偏转路径进行讨论,得出裂纹沿焊缝区扩展并偏向T2紫铜端;最后以实测参数为基准,基于ABAQUS有限元分析得出三点弯曲试验下焊缝区的裂纹扩展和偏转方向结果,为该种异种金属焊接材料接头性能的提升提供了依据.