TCS不锈钢复合热源焊接热影响区晶粒长大的预测

根据等温条件下的铁索体晶粒长大公式,推导出了焊接热影响区(HAZ)铁索体晶粒长大的动力学方程,并结合焊接热循环的数值分析结果对TCS不锈钢热影响区晶粒长大进行了预测.在此基础上,对复合焊新型焊接工艺条件下TCS不锈钢HAZ的晶粒长大情况进行了数值计算,得到了3种工艺参数下TCS不锈钢复合焊HAZ内的晶粒尺寸.基于TCS不锈钢复合焊接接头的金相图片,测量了HAZ内的平均晶粒尺寸,对数值模拟结果进行了验证.初步讨论了晶粒尺寸随热循环温度的长大情况和热循环温度差异对晶粒长大的影响规律.     

铁路货车用TCS不锈钢焊接性研究

通过斜Y型坡口试验以及焊接热模拟试验研究了12%Cr铁素体不锈钢TCS的焊接性,并对不同热输入条件下的TCS不锈钢焊接接头热影响区宽度的影响进行研究,得出随着热输入的增加,焊接热影响粗晶区随之增加,而细晶区宽度则影响不显著.通过光镜以及扫描电镜的分析指出,热影响区一定比例的马氏体含量以及分布在铁素体晶界上的弥散析出碳氮化物可以改善TCS不锈钢焊接热影响区的韧度.     

焊接热过程和冶金过程

P92钢焊接接头蠕变本构关系,基于FLUENT的TIG焊瞬态熔池三维形态的数值模拟,9％Ni钢斜Y形坡口裂纹试验的数值模拟,铁路货车用TCS345不锈钢焊接热影响区韧性分析,T91与SUS304异种钢接头热稳定性研究……     

焊接热过程和冶金过程

P92钢焊接接头蠕变本构关系,基于FLUENT的TIG焊瞬态熔池三维形态的数值模拟,9％Ni钢斜Y形坡口裂纹试验的数值模拟,铁路货车用TCS345不锈钢焊接热影响区韧性分析,T91与SUS304异种钢接头热稳定性研究……     

如何防止产生冷裂纹

焊接接头冷却到较低温度下（对于钢来说在Ms温度以下）时产生的焊接裂纹称为冷裂纹。冷裂纹（包括延迟裂纹）主要发生在中碳钢、高碳钢、低合金或中合金高强钢、钛及钛合金的焊接接头中。冷裂纹多发生在热影响区或熔合线上,个别情况下出现在焊缝上。防止产生冷裂纹的措施有：     

各种产品的焊接

采用斜Y坡口裂纹试验方法、焊接热影响区最高硬度试验方法和不同焊接方法所得接头的力学性能测试,对i00mm厚Q345GJD特厚板进行详细的焊接性研究和焊接工艺试验。经分析得出：预热150℃,可有效防止100mm厚Q345GJD钢出现焊接冷裂纹;焊态下,传统电弧焊方法均可获得良好性能的焊接接头。图2表7参I     

各种产品的焊接

采用斜Y坡口裂纹试验方法、焊接热影响区最高硬度试验方法和不同焊接方法所得接头的力学性能测试,对i00mm厚Q345GJD特厚板进行详细的焊接性研究和焊接工艺试验。经分析得出：预热150℃,可有效防止100mm厚Q345GJD钢出现焊接冷裂纹;焊态下,传统电弧焊方法均可获得良好性能的焊接接头。图2表7参I     

P92钢焊接接头蠕变损伤与裂纹扩展数值模拟

高温焊接接头由于蠕变损伤而提前失效的案例频频发生,准确预测焊接接头的蠕变损伤和裂纹扩展行为对于保证高温装备的结构完整性具有重要意义.文中基于延性耗竭模型并结合有限元方法,考察了结构因素对厚壁圆管焊接接头蠕变失效行为的影响.结果表明,蠕变裂纹萌生/扩展行为受热影响区宽度影响,细晶热影响区宽度对蠕变裂纹的萌生时间影响不大,但会改变裂纹萌生位置;相比之下,粗晶热影响区的宽度变化对裂纹萌生时间影响略大.不同坡口形式展现出不同的裂纹萌生/扩展行为,而X形坡口是四种坡口形式中的较优选择.     

热影响区连续孔隙状裂纹的表征及产生机理

以凝固温度范围极宽的合金为对象,研究焊接热影响区的液化现象,表征该区域中出现的连续孔隙状裂纹,并分析其产生机理. 结果表明,连续孔隙状裂纹的产生与母材中残余第二相颗粒的连续分布、热影响区中出现的严重液化现象及液相的流失密切相关. 其产生机理在于:焊接加热时,第二相颗粒加剧了晶界液化的程度,并形成连接热影响区和焊接熔池的液相通道;冷却过程中,由于熔池区熔体体积收缩促使热影响区中的液相流向熔池;凝固末期,通道因胞状晶生长而被堵塞,导致液相无法从熔池回填,从而在热影响区形成连续孔隙状裂纹.     

灰口铸铁焊接区氢的微观分布及逸出特点

采用显微镜下摄影测氢法,从微观上研究了灰口铸铁母材同质焊缝及异质焊缝焊接区扩散氢的分布及其逸出动态过程,说明了由于石墨的储氢及阻碍氢向前扩散的作用,使进入灰口铸铁焊接接头热影响区的扩散氢很少,因此,氢对灰口铸铁热影响区的冷裂纹倾向影响也小。     

FSS/ASS厚壁异种钢“TIG冷焊 + UNGW”组合焊的接头组织与力学性能

为了有效解决铁素体不锈钢的焊接热影响区晶粒易粗化问题，以及奥氏体不锈钢焊接时在接头部分熔合区及其附近热影响区内因易形成蠕虫状δ铁素体而显著降低该区域耐腐蚀性的问题，提出了“TIG冷焊 + UNGW”的组合焊接工艺，并进行了1Cr17/1Cr18Ni9Ti厚壁异种不锈钢的焊接，同时对所得接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性进行了测试与分析. 结果表明，组合焊接头的1Cr17母材热影响区晶粒未发生粗化，并且1Cr18Ni9Ti母材部分熔合区及其附近热影响区内未形成蠕虫状δ铁素体；组合焊接头的抗拉强度优于1Cr17母材，并且1Cr17母材热影响区的冲击吸收能量与1Cr17母材相当；组合焊接头的熔敷层、1Cr18Ni9Ti母材、1Cr17母材、UNGW焊缝区及完整接头的耐腐蚀性呈依次下降的趋势.     

45钢/304不锈钢连续驱动摩擦焊接工艺

异种材料焊接结构以其在力学性能、耐腐蚀性等多方面的综合优势,而被广泛应用到装备制造中.针对电机行业中的应用需求,采用连续驱动摩擦焊接实现了45钢和304不锈钢异种钢棒材的优质高效连接,通过工艺优化试验获得了成形以及性能良好的焊接接头.结果表明,在焊接界面处有碳化物层的形成,45钢侧有很薄的铁素体层出现,304不锈钢侧奥氏体晶粒发生了细化,但热影响区内晶粒发生粗化.焊态试样抗拉强度达到870 MPa,拉伸断裂在焊缝界面,为脆性断裂,但微观上有韧窝断裂和准解理断裂两种断裂机制.     

焊缝为镍基合金的管线钢焊接接头应力腐蚀性能

用镍基合金Arc625焊材,采用钨极惰性气体保护焊(tungsten inert gas welding, TIG)方法焊接X65管线钢. 针对该类焊接接头,通过显微组织观察、电化学测试、氢渗透试验、四点弯曲以及能谱分析研究其H2S应力腐蚀开裂(sulfide stress corrosion cracking, SSCC)行为. 结果表明,该类焊接接头熔合线处有硬脆碳化物聚集,焊缝与热影响区间电化学腐蚀性能差异较大,焊缝的自腐蚀电流密度比热影响区小一个数量级,该类焊接接头整体抗氢渗透能力较强,SSCC试验后试样在熔合线处出现了裂纹,该裂纹由阳极溶解和氢渗透的双重作用所致. 熔合线处 C元素的聚集和Ni,Cr元素的偏析对焊接接头SSCC性能影响较大.     

Fracture toughness and fatigue crack behaviour of A3003/SUS304 lap friction stir welded joints

Friction stir welding (FSW) can weld dissimilar metal joints without a thick and brittle intermetallic compound layer at the weld interface. In this study, the dissimilar lap joint of A3003 aluminium alloy and SUS304 stainless steel was successfully welded by FSW, and the joint obtained was tested to examine the properties of fracture toughness and fatigue crack growth rate. Its fracture toughness was different by the directions of crack propagation. The fracture toughness of advancing side (AS) to retreating side (RS) was stronger than that of RS to AS, and that of cryogenic temperature was stronger than that of room temperature. Its fatigue crack growth rate also showed the same tendency as its fracture toughness. These data were compared with the past data and discussed.     

经济型铁素体不锈钢焊接接头组织与耐蚀性能

采用ER-309焊丝焊接了TCS345,T4003,Nirosta 4003,JFE410RW四种铁素体不锈钢,用金相方法分析了四种母材、接头的显微组织,通过电化学极化曲线测量,对母材和焊接接头的耐腐蚀性能进行了评价.结果表明,TCS345和T4003铁素体不锈钢与Nirosta 4003和JFE410RW铁素体不锈钢的主要区别是钛和锰含量偏低,尤其是钛含量少,导致TCS345和T4003铁素体不锈钢的晶粒长大倾向较Nirosta 4003和JFE410RW铁素体不锈钢的明显.铁素体不锈钢焊接接头存在较大的热影响区,热影响区的组织与母材晶粒相比,其晶粒明显粗大;TCS345铁素体不锈钢的晶粒长大严重,Nirosta 4003和JFE410RW铁素体不锈钢的铁素体晶粒尺寸比TCS345略小,晶粒长大不明显.在1mol/L Na2SO4溶液中,TCS345和JFE410RW不锈钢母材的腐蚀性能优于T4003和Nirosta 4003.     

马氏体和奥氏体不锈钢TIG焊端接接头失效分析

针对船舶设备采用的马氏体和奥氏体不锈钢钨极氩弧焊焊接接头的泄漏问题,采用光学显微镜和扫描电镜观察、显微硬度测定等方法,分析了1Cr17Ni2马氏体不锈钢和1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢焊接接头各个区域的组织变化和硬度分布.结果表明,在1Cr17Ni2一侧的热影响区紧邻焊缝部位,铁素体受热作用明显长大,显微硬度较低,在热影响区的较高温度区,快冷得到高硬度马氏体,该区断口呈典型的解理与准解理脆性断口,成为焊接接头的薄弱地带,容易产生裂纹导致泄漏.还分析了接头失效的其它原因并提出了改进措施.     

耐热钢焊接温度场的有限元模拟

基于大型有限元软件ABAQUS,对耐热钢焊接接头的温度场进行了数值模拟。计算中考虑材料物理性能随温度的变化,并运用单元激活技术模拟多道焊焊接过程。结果表明,所建立的模型可以较准确的模拟耐热钢焊接温度场。针对Cr-Mo耐热钢易于在热影响区产生Ⅳ型裂纹的现象,对热影响区的温度场进行了分析,并运用试验数据对热影响区的模拟结果进行了验证。     

GMAW-P工艺参数对TCS345不锈钢焊接接头缺口冲击韧度的影响

以TCS345铁素体不锈钢名义熔合线处的缺口冲击韧度为研究对象,采用一次回归正交试验,考察脉冲熔化极气体保护焊(pulse gas metal arc welding简称GMAW-P)脉冲工艺参数对名义熔合线处缺口冲击韧度的影响,分析脉冲电流、脉冲时间、脉冲频率、焊接速度及其交互作用对焊接接头名义熔合线缺口冲击韧度的影响规律.结果表明,TCS不锈钢焊接热影响区的组织为铁素体+马氏体.运用MATLAB优化函数对焊接工艺参数进行优化,优化结果为脉冲电流450A、脉冲时间2.3ms、脉冲频率250Hz、焊接速度500mm/min.     

Analysis of grain growth in hybrid weld HAZ based on the coupled thermo-fluid mode

Accurate calculation of thermal cycles is a prerequisite to model grain growth in the heat-affected zone (HAZ). T improve the computation precision of thermal field and HAZ geometry, a coupled model of heat transfer and fluid flow is developed for laser + GMAW-P hybrid welding of TCS stainless steel. Utilizing computed temperature fields from the coupled model, the evolution of grain structure in the HAZ of TCS stainless steel in hybrid welding is numerically simulated by using a three dimensional Monte Carlo model. Simulation results show that more accurate HAZ grain structure can be obtained based on the coupled model of fluid flow and heat transfer, and the computed grain size distribution agrees well with the corresponding experimental results.