镍基高温耐磨无渣堆焊焊条及其热处理工艺

针对镍基合金具有优良的高温综合性能,且目前市场上几乎没有这类手工电弧堆焊材料等实际情况,研制开发了一种抗高温耐磨损的镍基无渣堆焊焊条.该焊条具有焊接烟尘小,烟尘中含对人体有害气体极少;焊后焊道上几乎没有熔渣,连续多层焊无需敲渣;价格便宜(与钴基合金相比),高温(650℃左右)性能优良等特点.此外,该焊条由于熔敷金属中含合金元素量较一般堆焊焊条的熔敷金属多,成分复杂,焊后焊缝中存在的内应力较大,且焊缝在快速冷却条件下产生的组织不稳定,从而影响到熔敷金属的综合性能.为了能更好地推广和更合理地应用这种高温无渣耐磨堆焊焊条,对其熔敷金属的热处理工艺也进行了初步探讨.     

基于弧压反馈的薄板GTAW智能熔透控制

薄板GTAW的熔透控制是保障其焊接质量的关键,而焊接熔透的智能传感与识别是其中的核心难题. 传统的焊缝背面直接视觉传感可以有效提取熔透控制信息,但是往往因为可达性受限而不能使用. 因此,文中对基于GTAW弧压电信号的传感焊接熔透进行研究,基于弧压反馈提取焊接熔透信号,进而调节焊接电流波形保证焊缝均匀熔透而不发生烧穿. 试验采用4 mm厚热轧钢板、3 mm厚冷轧钢板进行表面堆焊. 结果表明,在不同电流形式下堆焊试验中验证了控制原理,反馈智能调节,变散热条件以及变间隙试验均可得到较美观的焊缝.     

低功率YAG激光-MAG电弧复合焊接不锈钢

以0Cr18Ni9Ti不锈钢钢板为试验材料,研究了低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源和单脉冲MAG焊接不锈钢.结果表明,低功率脉冲YAG激光-脉冲MAG电弧复合热源同样具有大功率激光-电弧复合焊接才有的增加熔深、提高焊接速度、稳定焊接过程等优点;低功率脉冲YAG激光的加入改变了电弧形态,电弧根部被吸引和压缩现象显著,提高了能量利用率;与单脉冲MAG堆焊相比,在相同焊接速度下复合焊最大能增加熔深1.3倍,在相同熔深下复合焊的焊接速度可以提高50%;复合焊焊缝的晶粒较单MAG焊缝中的晶粒细小,其焊缝抗拉强度比单MAG的好,断裂属于延性断裂.     

复合钢管中镍基合金喷焊层对焊缝裂纹敏感性的影响

通过模拟实际焊接试验,研究了镍基合金喷焊层对焊接裂纹敏感性的影响。结果表明,镍基合金喷焊层成分对奥氏体不锈钢焊缝的裂纹敏感性有明显的影响。喷焊层越厚,即焊缝中所熔的喷焊层成分越多,焊缝金属热裂纹敏感性越大。原因是喷焊层中所含Ni,Cr,B,Si元素熔入焊缝增加了焊缝裂纹敏感性。     

船用高强钢表面镍基合金堆焊工艺

针对在船用高强钢E36表面进行镍基合金Inconel 625的堆焊工艺进行了分析.采用手工钨极氩弧焊工艺,堆焊过程中严格控制焊接电流、电弧电压及焊接速度,保证较低的热输入以及较低的焊接层间温度.该工艺要求在清洁的焊接环境下,使用洁净的焊材进行填丝钨极氩弧焊,以获取优质的镍基合金堆焊层.为保证焊接质量,同时对合金堆焊的焊接过程控制提出了明确要求.通过试验确定了这种镍基合金堆焊的可靠工艺,指导现场进行生产.     

AP1000反应堆压力容器管座管穿件焊接技术

AP1000反应堆压力容器的管座管穿件焊接是低合金钢、不锈钢和镍基合金的异种钢焊接。该焊缝的焊接具有空间位置复杂、焊接应力大、镍基合金导热性及流动性差的特征,焊缝中常岀现热裂纹、根部缺陷、夹渣、气孔等缺陷。本文探讨了隔离层堆焊、冷装、角焊缝填充焊的制造工艺。结果表明,优化工艺参数、选择恰当的焊材、合理的焊道布置和焊接操作方法、清洁焊接工作区域等,是获得质量良好的管座贯穿件焊缝的重要因素。该焊接技术已成功应用于AP1000项目反应堆压力容器的设备制造,结果表明该焊接工艺合理,产品质量满足要求。     

焊接工艺对690镍基合金焊丝熔敷金属高温失塑裂纹敏感性影响研究

针对690镍基合金熔敷金属高温失塑裂纹敏感性问题,采用基于Gleeble-3500热力耦合试验机的STF试验,开展焊接工艺对国产化690镍基合金焊丝WHS690M熔敷金属高温失塑裂纹敏感性的影响研究,并与进口Inconel 52M焊丝试验结果进行对比分析。试验表明,熔敷金属高温失塑裂纹最小临界应变出现在1 050℃附近,焊接热输入对最小临界应变影响较小,相比于大面积堆焊熔敷层,对接焊缝熔敷金属临界应变降低,高温失塑裂纹敏感性提高。     

金属基陶瓷复合等离子弧堆焊层组织与耐磨性能

等离子弧堆焊镍基钴基合金粉末时外加纵向磁场,对两种合金陶瓷复合堆 焊层进行硬度和磨损试验及显微组织分析.结果表明,施加磁场时的堆焊层性能比无 磁场作用的堆焊层性能高.钴基合金的最佳焊接电流和磁场电流分别为160 A和3 A. 此时堆焊层组织晶粒细化效果最明显;而镍基合金为140 A和1 A,此时堆焊层Cr7G3截 面的六角形陶瓷硬质相数量最多且均匀分布,说明Cr7G3硬质相的轴向平行方向一致, 因而硬度和耐磨性最好.随着磁场电流的继续增大,由于电磁阻尼占主导地位,这两种 合金的性能均下降.     

镍基合堆焊层焊接热裂纹研究

该文采用托马斯镶嵌块试样和镍基合金管与不锈钢堆焊层实样进行焊接试验，比较了空冷，水冷和－４０℃干冰酒精冷却条件下焊接对焊缝微裂纹的影响。结果表明焊缝的高速冷却有利于镍基合金焊缝热裂纹的减少。     

Nd:YAG激光+脉冲MAG电弧复合热源规范参数对平板堆焊焊缝表面成形的影响

利用余高-熔宽比表示焊缝表面铺展性并与焊缝余高一起作为参数来评价复合热源平板堆焊焊缝的表面成形,通过试验研究了Nd：YAG激光＋脉冲MAG复合热源堆焊过程中焊接规范参数对复合热源平板堆焊焊缝表面成形的影响并分析了激光对复合热源堆焊焊缝表面成形的影响.研究结果表明,在电弧功率变化过程中,随着激光功率的增大,其对平板堆焊焊缝表面成形的影响也逐渐增大;焊接速度变化过程中,激光束能量的加入不仅改善堆焊焊缝表面成形还极大地提高了焊接速度;而在光丝间距和离焦量变化过程中,激光束对复合热源平板堆焊焊缝表面成形的影响很小.     

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.     

2205型双相不锈钢带极电渣堆焊材料的研制

研制出2205型双相不锈钢带极电渣堆焊材料,H2205焊带及其匹配焊剂SJ26B,解决了工程上采用2209型双相不锈钢带极堆焊材料熔敷金属铁素体含量很难达到40％的难题。采用该套材料进行带极电渣堆焊试验,结果表明：堆焊工艺性能极佳,冶金性能优异,熔敷金属力学性能、耐蚀性能优良,熔敷金属铁素体含量为40％-60％,满足工程实际需要。     

Role of nickel as an interlayer in dissimilar metal friction welding of maraging steel to low alloy steel

Continuous drive friction welding of dissimilar metals, maraging steel and low alloy steel was carried out. It was observed that the hardness, ductility and impact toughness of maraging steel are low due to the diffusion of elements such as carbon, manganese, silicon and phosphorus from low alloy steel to maraging steel. An attempt was made in this study to improve the properties by friction welding of maraging steel and low alloy steel with nickel as an interlayer. The hardness, tensile strength and impact toughness are observed to be improved, as nickel acted as diffusion barrier. The effect of post-weld heat treatments on microstructure and mechanical properties of dissimilar metal friction welds with and without interlayer was also studied. Maraging steel responded to solutionizing & aging and low alloy steel responded to quenching and tempering. The notch tensile strength and impact toughness in case of dissimilar metal weld with interlayer are observed to be more than that of the dissimilar metal weld without interlayer.     

Novel dissimilar spot welding of aluminium alloy and steel sheets by friction stirring

Friction stir spot welding (FSSW) has been applied to a dissimilar metal lap joint of an aluminium alloy and steel by stirring only the upper aluminium alloy sheet. Therefore, FSSW cannot be used to weld a lap joint composed of three or more sheets and a lap joint with an adhesive interlayer. In the present work, we propose a novel spot welding process for dissimilar metal lap joints using a new tool with the tip made of spherical ceramics. When this process is applied to the lap joint of the aluminium alloy and steel, the tool can be plunged into the lower steel sheet, then a steel projection is formed in the aluminium alloy sheet. The height of this steel projection increases with the plunge depth, and accordingly, the weld strength increases; the tensile shear strength and the cross tensile strength reached about 3.6 and 2.3 kN/point, respectively.     

9%Cr-1%Mo耐热钢焊缝金属显微组织特征解析

提出了“焊道热影响区”的概念。通过对多层多道焊缝中焊道热影响区特征区域的划分,不同区域中各特征点所经历的焊接热循环曲线的绘制,解析了9％Cr-1％Mo耐热钢焊缝金属显微组织特征。焊缝金属中各点距其后续焊道熔池的距离,决定了其所经历的焊接热循环的峰值温度、焊接热循环次数;不同的峰值温度决定了各点所处的相变区域不同、所发生的组织转变不同;不同的焊接热循环次数也决定了发生的组织转变不同;各点所经历的焊接热循环可分为不同类型,根据焊接热循环的类型可全面完整解析焊缝金属组织。文中方法为针对9％Cr-1％Mo耐热钢提出的,但它同样适用于其它Cr-Mo高合金钢焊缝金属的组织分析,     

Investigations into the tendency to stress corrosion of joints welded in austenitic and duplex steels

Austenitic stainless steel is welded as a cladding on the inner surface of a reactor pressure vessel (RPV) made of low alloy steel. In order to assess the structural integrity of the RPV precisely, the residual stress distribution caused by weld-overlay cladding and post-weld heat treatment (PWHT) is evaluated. Since the cladding layer is very thin compared to the vessel wall, it is necessary to evaluate the residual stress distribution around the weld fusion line, which can be very steep. In this study, cladded specimens were fabricated using different welding methods. Residual stress measurements using both sectioning and deep hole drilling (DHD) methods were then performed to evaluate the residual stress distributions through the weld fusion line. Three-dimensional thermal-elastic-plastic-creep analyses based on the finite element method were also conducted to evaluate the residual stress caused by weld-overlay cladding and PWHT. It was shown that analytical results provided reasonable agreements on weld residual stress with experimental results. It was also clarified that the main cause of residual stress due to welding and PWHT was the difference of thermal expansion between weld and base metals.     

焊接方法对超低碳马氏体不锈钢焊丝熔敷金属冲击韧性的影响

针对大型水轮机转轮焊缝金属冲击韧性偏低,研究了不同焊接方法和气体含量对超低碳马氏体不锈钢熔敷金属冲击韧性的影响.结果表明,TIG焊和激光-MIG复合热源焊可有效提高熔敷金属的冲击韧性.TIG焊适合于不锈钢转轮的少量补焊,激光-MIG复合热源焊可在叶片与上冠及下环的组焊中推广应用.随着熔敷金属中C,[O],[N]元素含量的增加,熔敷金属的冲击韧性降低,但[O]元素含量是控制冲击韧性的决定因素.当熔敷金属中[O]元素含量较高时,形成较多球形氧化夹杂物,成为裂纹源,降低了冲击启裂功和裂纹扩展功,使冲击韧性明显降低.     

30CrMnSi/Cu/V/TC4电子束焊接试验研究

使用Cu/V中间层实现了30CrMnSi合金钢与TC4钛合金的电子束焊接,探究了接头组织和性能特征。结果表明,通过添加Cu/V过渡层金属可以避免Ti-Fe元素的直接混合反应生成脆硬的金属间化合物。焊缝不同区域分布着不同组分及性能的特征相,靠近钢侧焊缝为偏聚形成的富Fe相与富Cu相,靠近钛侧焊缝在形成Ti-V固溶体的同时也形成了少量Ti-Cu金属间化合物。接头的抗拉强度最高为418 MPa,接头失效于焊缝与30CrMnSi母材界面处的熔合线位置。     

热输入对海工用钢不同合金系焊缝金属韧性的影响

为探究不同合金系焊缝金属对热输入的适应性,用Si-Mn,Si-Mn-Ni,Si-Mn-Ti-B三种合金系的焊材分别以24和35 kJ/cm的热输入对420 MPa低合金高强度钢板进行埋弧焊. 经过冲击、拉伸、硬度试验及光学显微镜、扫描电镜分析,对熔敷金属的组织、性能进行研究. 结果表明,随着热输入增加,再热区比例增大,晶粒长大,三种合金系的韧性均下降,其中Si-Mn合金系对大热输入的适应性最差,脆性转变温度由?70 ℃降到?65 ℃;Si-Mn-Ni合金系析出大量呈方向性的贝氏体,恶化韧性;而Si-Mn-Ti-B合金系提供大量高熔点含Ti的形核质点,促进针状铁素体形成,改善韧性.     

7A52铝合金-钢异种结构CMT熔钎焊接头组织及镀镍层的行为与影响

以ER4043铝硅焊丝为填充金属,研究了Q235钢螺柱与7A52铝合金板CMT焊接工艺,在焊接电流115~135 A,电弧电压14.5~16.5 V,焊接速度0.3 m/min条件下,焊接过程稳定,焊缝成形连续美观.结果表明,7A52铝合金侧熔合区界面为熔焊特征,铝母材发生熔合,熔合良好;钢螺柱侧熔合区为钎焊特征,界面存在反应层,由靠近钢螺柱的Fe₂Al₅层和靠近焊缝侧的FeAl₃层组成,整体反应层厚度由根趾向焊趾方向逐渐减小.焊趾部位出现富镍区,主要由Al₃Ni的共晶组织及少量Al₃Ni₂组成.与无镀镍层焊缝比较表明,镀镍层在焊接过程的行为降低了界面反应层厚度,且通过形成富镍区,降低了接头的脆性,使接头抗剪切强度提高了15%~19%,最高达到146.9 MPa,满足了高强铝合金螺柱焊接的质量要求.