P12钢厚壁高压管焊接接头的组织和性能

采用光学显微境、扫描电镜、显微硬度仪等试验手段对P12钢厚壁高压管焊接接头各区的显微组织及力学性能进行了研究。试验结果表明:采用钨极氩弧焊打底、焊条电弧焊填充、埋弧焊盖面的焊接工艺,可以获得良好的焊接接头;接头抗拉强度与母材的相当,弯曲性能良好,并具有很高的冲击韧性;焊缝区组织为粒状贝氏体+铁素体,粗晶热影响区组织为粒状贝氏体+少量板条马氏体,热影响区的晶粒大小不一,组织不均匀;焊缝和热影响区的硬度均高于母材,但总体硬度分布相对平缓。     

690 MPa级双丝埋弧焊接头的组织与性能

采用自主开发的抗拉强度690 MPa级埋弧焊丝对16.3 mm厚同等强度级别钢板进行了双面双丝埋弧焊接试验,研究了焊接接头的组织和性能。焊缝组织性能测试结果表明,先焊面焊缝由针状铁素体、粒状贝氏体、上贝氏体及少量M-A组元和晶界铁素体组成,而后焊面焊缝则由针状铁素体、多边形铁素体、上贝氏体及少量M-A组元组成;先焊面硬度值（247 HV5）高于后焊面（232 HV5）与先焊面存在的粒状贝氏体组织有关;先焊面和后焊面的-20 ℃小试样冲击吸收能量分别为106 J和119 J,先焊面较低的冲击吸收能量与其较低含量的针状铁素体及粒状贝氏体的存在有关。全焊缝力学性能测试结果表明,焊缝的抗拉强度768 MPa,-20 ℃韧性≥ 165 J,断后伸长率为20 %。热影响区组织性能测试结果表明：先焊面和后焊面的热影响区组织特征相似,其中粗晶区和临界再热粗晶区均由上贝氏体和粒状贝氏体组成,细晶区和临界区分别由多边形铁素体和M-A组元,以及上贝氏体、粒状贝氏体、多边形铁素体和M-A组元构成;上述各区域（粗晶区、临界再热粗晶区、细晶区和临界区）的硬度值分别为236、232、229和234 HV5,其中粗晶区硬度值最高、其-20 ℃冲击吸收能量≥ 169 J。上述焊缝区和热影响区的组织和性能测试表明：焊接接头具有较好的强度与低温冲击韧性匹配。     

屈服强度700MPa级低合金高强钢焊接接头的组织和性能研究

采用等强匹配设计原则,对屈服强度为700 MPa级的低合金高强钢进行了熔化极气体保护焊接,通过金相显微组织观察和力学性能测定对焊接接头的组织和性能进行了试验研究。试验结果表明,焊接接头的热影响区粗晶区组织为等轴铁素体和粒状贝氏体,焊缝区组织以针状铁素体为主,以及少量先共析铁素体与贝氏体;焊缝区的显微硬度与母材相当。在-40℃时AKV=38 J,焊接接头与母材的抗拉强度比为97.1%,断裂位置在热影响区粗晶区,裂纹源区断口形貌为韧窝和解理台阶的混合型断口。经等强匹配焊接的焊接接头表现为强韧性较高,综合力学性能良好。     

焊接电流对36Mn2V/45异种钢焊接接头组织和力学性能的影响

采用CO_2气体保护焊焊接螺旋钻杆36Mn2V杆体和45钢叶片,运用宏观形貌、显微组织观察、显微硬度检测等方法研究了焊接电流对36Mn2V/45异种钢焊接接头微观组织和力学性能的影响。结果表明:随着焊接电流的增大,焊缝熔深与余高均增大,熔宽基本未变,焊缝成形系数减小。焊缝金属组织主要由侧板条铁素体、富碳马氏体、残余奥氏体以及弥散分布的粒状贝氏体组成。45钢侧粗晶区主要由马氏体和条状贝氏体组成。36Mn2V侧粗晶区主要由铁素体、马氏体及少量的粒状贝氏体组成。焊接电流较小时,焊缝金属和粗晶区的的组织较为细小均匀。接头热影响区和焊缝金属的显微硬度随着焊接电流的增大而降低。     

X80管线钢热丝TIG焊接接头显微组织和力学性能

采用热丝TIG焊对X80钢板进行对接,并研究了接头的显微组织和力学性能。结果表明:焊缝区主要为针状铁素体(AF)组织,热影响区粗晶区主要为贝氏体铁素体(BF)和粒状贝氏体(GB)组织,细晶区主要是多边形铁素体(PF)和少量贝氏体组成;焊接接头的平均抗拉强度为643 MPa,断裂在母材区;在-30℃时焊缝区的冲击吸收功高于热影响区,焊缝主要是韧脆混合断裂为主,而HAZ主要以脆性断裂为主。焊缝区的硬度较高,焊接接头HAZ存在硬化和软化现象。     

抗HIC压力容器用Q345R(R-HIC)钢焊接接头组织与性能研究

研发了抗HIC(Hydrogen Induced Cracking,氢致开裂)压力容器用Q345R(R-HIC)钢,并研究其焊接接头区域的显微组织及性能。结果表明,焊缝区、熔合区和热影响区显微组织主要由铁素体、贝氏体和珠光体组成。各区域热力学过程不同,焊接后显微组织存在明显差异:焊缝区显微组织主要由先共析铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体组成;熔合区显微组织中贝氏体逐渐增多,铁素体逐渐减少;热影响区中的粗晶区显微组织几乎全部由贝氏体组成,细晶区和不完全重结晶区显微组织为等轴铁素体和珠光体组织。焊接接头具有良好的力学和抗氢致开裂性能。焊接接头微区硬度和冲击性能与显微组织关系密切:热影响区存在贝氏体组织导致其平均硬度最高、冲击功最低;针状铁素体具有良好的抗裂纹扩展能力,使得焊缝区具有良好的冲击韧性,冲击功最高。各区域差异的显微组织未对抗氢致开裂性能造成影响。     

BS600MCJ4低合金高强钢焊接接头组织与力学性能研究

通过拉伸、弯曲、冲击、硬度、金相分析等试验对BS600MCJ4低合金高强钢焊接接头的力学性能和组织形态进行了研究。结果表明,采用ER70-G焊丝焊接时,BS600MCJ4焊接接头具有良好的拉伸、弯曲和冲击性能;其焊缝组织为有少量先共析铁素体、少量无碳贝氏体从晶界伸向晶内,晶内为针状铁素体,个别部位有粒状贝氏体。熔合区及粗晶区组织为粒状贝氏体和少量针状铁素体。正火区组织为索氏体和粒状贝氏体。BS600MCJ4焊接接头的硬度值在243~330 HV之间,焊缝处硬度最高,但与热影响区和母材相差不大,热影响区软化不明显。     

焊材Ni含量对海工钢EQ47气保接头组织和性能的影响

采用高Ni和低Ni含量两种药芯焊丝对30 mm厚海工钢板EQ47进行了热输入量为17 kJ/cm的多层多道气保焊接试验,通过测试焊接接头微观组织、硬度和冲击性能,分析了Ni含量对焊缝和热影响区组织和性能的影响。结果表明,焊接接头焊缝区主要由针状铁素体（AF）和晶界铁素体构成,高Ni含量焊缝中的针状铁素体体积含量高于低Ni含量焊缝,这也导致高Ni含量焊缝相对于低Ni焊缝具有较高的硬度和低温韧性。两个焊接接头热影响区的组织类别相似,粗晶区和细晶区分别由上贝氏体,铁素体和珠光体构成,而临界粗晶区则在上贝氏体的晶界上出现了M-A组元。高Ni含量接头的粗晶区由于Ni含量高于低Ni接头,导致其硬度（249 HV0.5）高于低Ni接头粗晶区（235 HV0.5）;Ni含量的差异也导致了高Ni接头的临界粗晶区中的硬度（244 HV0.5）高于低Ni接头（233 HV0.5）,这是由于前者的M-A组元的尺寸和含量高于后者。冲击性能结果表明：高Ni含量接头热影响区的冲击性能低于低Ni含量接头,这是由于使用高Ni焊材熔入粗晶区的Ni含量更高,导致粗晶区和临界粗晶区硬度升高,韧性降低。高Ni焊材有助于焊缝区的韧性,而低Ni焊材则有利于热影响区的韧性。     

X80管线钢及其接头的低温韧性和显微组织

分别利用示波冲击韧性试验、硬度试验和光学显微镜、透射电镜研究了X80管线钢及其焊管接头的力学性能和显微组织。试验结果表明，X80钢及其焊管接头具有良好的韧性，其中焊缝的韧性最高，焊接热影响区粗晶区因受焊接热效应引起晶粒粗化和形成脆性组织，故韧性最低。试验钢由针状铁素体和少量块状铁素体组成，焊缝为典型的针状铁素体组织，焊接热影响区粗晶区以粒状贝氏体为主。焊接热影响区熔合线附近的硬度值最高，越远离熔合线硬度值越低，并逐渐接近母材的硬度值。     

X80管线钢水下湿法多道焊残余应力分析

采用不同焊接电流对X80管线钢板进行水下湿法焊接,同时利用175 A电流下陆地焊接试验进行对比,获得了焊接电流对水下湿法焊接接头的显微组织、硬度分布、温度场和残余应力分布的影响规律.结果表明,相同的电流条件下,水下焊接接头的显微组织类型和构成与陆上焊接接头不同,焊缝的显微组织主要为先共析铁素体、粒状贝氏体、条状贝氏体和针状铁素体,粗晶热影响区的显微组织主要为条状贝氏体和少量粒状贝氏体;水下湿法焊接接头比陆地焊接接头具有更高的硬度、冷却速度和残余应力水平.水下湿法焊接接头具有较高的残余应力水平,175～205 A范围内,随着焊接电流增加,焊缝中侧板条铁素体和针状铁素体数量有所增加,焊接接头最高硬度、等效残余应力峰值和纵向残余应力峰值略有下降.     

X70大变形钢焊接接头热影响区软化及其影响研究

通过电子拉伸、硬度测试以及金相组织分析,对X70大变形管线钢焊接接头的力学性能及显微组织进行了深入研究。结果表明,X70焊接接头均断裂于焊缝附近(近缝区);X70焊接接头热影响区粗晶区存在明显的软化,焊接接头上表面硬度损失大于下表面,最大硬度损失达28 HV0.2,但下表面软化区宽度大于上表面。X70焊接接头热影响区粗晶区大量粗大的粒状贝氏体和准多边形铁素体的存在是导致焊接接头热影响区软化并断裂于焊缝附近(近缝区)的主要内因。     

B、Ni对低裂纹敏感性钢焊接性能的影响

对屈服强度为600 MPa的低裂纹敏感性钢采用埋弧焊法进行焊接实验,对焊接接头试样进行取样并分析其显微组织,检测其维氏硬度和低温冲击。实验结果表明:粗晶热影响区有较高的维氏显微硬度值,显微组织以粗大粒状贝氏体为主,并且位错密度较高;焊缝区和细晶区的显微组织主要为针状铁素体+先共析铁素体;B元素偏析使原始奥氏体晶粒在冷却过程中形成BN,导致晶界脆化;Ni在一定程度上有利于提高韧性;粗大贝氏体显微组织一定程度上恶化粗晶热影响区的冲击韧性,使焊接接头低温冲击端口呈局部脆性断裂。     

超高压输电铁塔用Q460钢气保焊接头组织和性能研究

通过熔化极气体保护焊方法,分别采用强、中、弱三种规范对输电铁塔用Q460钢进行对接焊,对焊接接头显微组织进行了观察,并对接头拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能进行了检测。结果表明,焊缝区主要组织为先共析铁素体+块状铁素体+针状铁素体,粗晶区主要组织为铁素体+粒状贝氏体,低热输入时还有少量马氏体,细晶区组织为均匀的铁素体+珠光体;随着热输入增加,焊缝组织中铁素体含量增多,热影响区组织逐渐粗化,细晶区组织几乎不变;三种热输入的接头抗拉强度均不低于母材强度,弯曲性能合格,接头具有较高的塑性;随着热输入的增加,焊缝金属冲击韧性逐渐降低,热影响区的冲击韧性则先升高后下降,热影响区硬度逐渐降低,热输入对焊缝区硬度影响不大。     

S275NL钢焊接接头热影响区显微组织分析

用自动TIG焊在不同的焊接工艺条件下对S275NL低合金高强钢进行焊接。利用光学显微镜分析了焊接接头热影响区(粗晶区)金属的显微组织;测试了焊接接头热影响区的显微硬度。结果表明,如焊前不预热,焊后不保温缓冷,焊接接头热影响区(粗晶区)的组织比较粗大,硬度较高,不利于提高热影响区的冲击韧度;焊前进行150℃左右预热,焊后保温缓冷,且采用合适的焊接热输入(2.31 k J/cm),焊接接头热影响区(粗晶区)组织细小,分布均匀,且为等轴晶,硬度分布合理,有利于提高热影响区的冲击韧度;在不同焊接条件下,S275NL钢焊接热影响区均存在硬化现象。     

兴澄1100 MPa级超高强钢Q1100E焊接性试验研究

通过斜Y坡口焊接冷裂纹试验、金相分析和力学性能测试等方法,对兴澄Q1100E超高强钢板焊接接头裂纹敏感性和组织性能进行了研究。结果表明,Q1100E钢焊接接头焊缝组织以贝氏体和针状铁素体为主;粗晶区为粗大马氏体组织,硬度最高;细晶区为细小贝氏体组织;不完全相变区为贝氏体和铁素体两相组织,硬度最低;预热温度高于75℃可避免焊接冷裂纹的产生。随着热输入的提高,焊接接头强度下降明显,低温冲击韧性变化不大。     

SMA490BW耐候钢窄间隙激光填丝焊接头组织与性能

采用窄间隙激光填丝焊的方法并选取优化的焊接工艺参数焊接了高速列车转向架用16 mm厚的SMA490BW耐候钢,焊后通过拉伸、弯曲试验、显微硬度测试及微观组织观察,分析了窄间隙接头的组织与性能。试验结果表明:焊接接头成形良好,未见明显缺陷;填丝焊的焊缝中心组织由针状铁素体和少量粒状贝氏体组成,冲击韧性良好;热影响区主要有针状铁素体、粒状贝氏体及魏氏组织,接头的最高硬度值出现在焊接热影响区的细晶区。接头拉伸试样断于母材,试样弯曲180°未开裂,在-40℃进行冲击试验,冲击性能良好,因此焊接接头的力学性能良好。     

焊接线能量对隧道钢拱架焊接接头组织与性能的影响

使用激光-MIG复合焊对隧道钢拱架10Ni3Cr Mo V钢板进行了焊接试验,研究了焊接线能量对焊接接头硬度、-50℃冲击吸收功、室温力学性能和显微组织的影响。结果表明,四种焊接线能量下焊接接头的焊缝和热影响区硬度都要高于基材,且随着焊接线能量的减小,焊缝区域的显微硬度逐渐升高;焊接线能量为5.06 k J/cm时,焊接接头的焊缝上、中和下部的冲击吸收功都最大;当焊接线能量为6.85、5.82 k J/cm时,焊缝组织分别为粒状贝氏体,粒状贝氏体+针状铁素体+少量上贝氏体,而热影响区组织都主要为马氏体及少量粒状贝氏体;焊接线能量为5.06、4.48 k J/cm时,焊缝组织分别为大量针状铁素体+少量粒状贝氏体、上贝氏体、马氏体,马氏体+少量上贝氏体,而热影响区组织都主要为马氏体,随着焊接线能量的减小,马氏体板条尺寸和马氏体束群宽度逐渐减小。     

40CrNiMoA钢与45钢焊接接头组织性能研究

为探讨40CrNiMoA钢与45钢焊接接头的组织与性能,采用机器人对两者进行焊接。通过X射线探伤,拉伸、冲击试验,显微硬度检测及光学显微镜金相分析对焊接接头进行研究。结果表明:焊缝质量等级达到Ⅰ级;焊缝组织为先共析铁素体、针状铁素体、珠光体组织;40CrNiMoA钢侧热影响区组织为回火索氏体组织+粒状贝氏体+少量铁素体;45钢侧热影响区由粗晶区、细晶区、两相混合区组成。焊接接头的抗拉强度为545MPa,接头冲击吸收功的最小值为40CrNiMoA钢侧熔合线+1mm处的75J。40CrNiMoA钢与45钢焊接后获得工艺性、力学性能良好的接头,可用于2种材料焊接的实际生产。     

超细晶Q460钢CO2气体保护焊焊接接头组织与性能

采用CO2气体保护焊选择ER55-G焊丝焊接了超细晶Q460钢,研究了焊接接头显微组织、断口形貌以及力学性能。结果表明,焊缝主要由铁素体和少量珠光体构成,焊缝中大量针状铁素体的生成有利于提高焊缝金属的强度和韧性。焊接接头热影响区粗晶区为贝氏体组织,相变重结晶区和不完全重结晶区未出现软化现象。焊缝金属同热影响区冲击断口均为韧窝状韧性断裂,由于超细晶Q460钢材质的高度纯净化以及焊接过程中较小线能量的选择,焊接接头热影响区表现出优异的冲击韧性。     

激光焊接热轧态1000MPa级高强钢焊接接头组织及性能

采用CO2激光焊接抗拉强度为1 000 MPa,厚度6 mm的热轧高强钢板,对焊接接头的显微组织、硬度、抗拉强度、抗冲击性能及断口形貌进行了研究。结果表明,焊缝组织以粗大的板条马氏体为主,有少量的下贝氏体组织;热影响区组织以细小的板条马氏体、粒状贝氏体及少量的残余奥氏体为主,其中回火区和不完全正火区,组织分布极不均匀,呈与母材相一致的细长带状分布,晶界处以细小的马氏体和贝氏体为主,割裂了组织的连续性;焊接接头的显微硬度值为母材焊缝热影响区,异于一般钢材的焊接,这与母材热轧态的组织特征密切相关,其中回火区和不完全正火区是焊接接头的软化区,由于组织粗大且生成了大量贝氏体的缘故;接头的拉伸和冲击性能与显微硬度的分布吻合较好,接头强度虽与母材等强,而塑性只有母材的一半,断裂部位位于热影响区回火区和不完全正火区,需通过改变焊接工艺或焊后回火处理来改善焊接接头的力学性能。