G115钢管埋弧自动焊焊缝冲击性能不足的原因分析及热处理修复措施

采用埋弧自动焊(SAW)对大口径厚壁G115钢管进行焊接,焊后经785℃回火后发现焊缝冲击吸收能量低于标准要求的最低值。通过对焊接方法、焊材及回火温度的分析和试验表明,焊缝的回火温度超出了熔覆金属的Ac₁点,产生不完全相变组织,且碳化物回溶、沉淀强化作用减少、马氏体亚结构和位错密度降低、析出相长大粗化等多种因素的交互作用最终造成了焊缝冲击性能的下降。采用1080℃×3 h正火+770℃×6.5 h回火的热处理修复后,焊缝的冲击性能得到大幅度的提升。     

强流脉冲电子束M2高速钢表面改性组织和耐磨性能

目的 改善M2高速钢表面组织,提高其耐磨性和红硬性。方法 利用强流脉冲电子束(HCPEB)进行M2高速钢表面辐照改性处理,工作参数包括加速电压25 kV,脉冲宽度2.5μs,能量密度4 J/cm²,脉冲次数3、8和15次。采用MEF-4型光学显微镜和Zygo 9000型3D表面光学轮廓仪观察辐照前后样品表面形貌。采用XRD-6000型X射线衍射仪分析改性层组成。采用DMH-2LS型努氏显微硬度计测量样品表面和截面硬度。采用CFT-I型摩擦磨损试验机测量表面耐磨性能。在600℃下保温1 h后空冷,测量样品表面硬度变化用以比较红硬性。结果 HCPEB改性M2高速钢样品表面重熔并出现熔坑,随脉冲次数增加,熔坑数量减少且尺寸增加,表面粗糙度下降,15次脉冲处理样品表面形成大量孪晶,熔坑内部出现熔孔和微裂纹。重熔层组织细化致密,碳化物类型改变,碳化物颗粒尺寸减小,残余奥氏体数量增加。相对于未改性样品,15次脉冲处理样品表面硬度提高53.5%,磨损体积减小16.5%,红硬性提高19.2%。结论 HCPEB可有效改善M2高速钢表面组织,使表面显微硬度、耐磨性和红硬性指标均有明显...     

HCPEB轰击对热障涂层结构及抗CMAS腐蚀性能的影响

利用强流脉冲电子束(HCPEB)对大气等离子喷涂(APS)制备的热障涂层进行表面改性,分别对原始涂层和电子束改性涂层进行1250℃的钙镁铝硅酸盐(CMAS)腐蚀试验,采用XRD、SEM和EDS表征腐蚀前后原始涂层和电子束改性涂层的物相组成、微观结构和化学成分变化,对比分析原始涂层和改性涂层的CMAS腐蚀行为及影响规律。结果表明,改性涂层表面粗糙度降低了60.9%,且生成了具有柱状晶的致密重熔层,涂层表面具有更好的结构稳定性及相稳定性,改性涂层经CMAS腐蚀8 h后结构依然完整且表面无m-ZrO₂相生成,涂层并未发生脱落失效,具有较好的抗CMAS腐蚀能力。     

湿度对铝合金接头裂纹敏感性的影响规律及机理

采用能谱、扫描电镜和X射线衍射等测试方法,研究了湿度对铝合金接头裂纹敏感性的影响规律及机理. 结果表明,在40% ~ 80%相对湿度的条件下,改良的铝合金鱼骨试件接头表面可见结晶裂纹和液化裂纹;随着湿度的增大,接头裂纹敏感性逐渐提高,其中结晶裂纹的敏感性逐渐降低,液化裂纹的敏感性逐渐提高;湿度增大,铝合金焊缝晶粒逐渐细化,裂纹扩展阻力升高,焊缝组织细化导致结晶裂纹敏感性降低;同时提高湿度,电弧温度降低,焊接热输入量减少,液态金属越发不易在晶界处形成连续的网状薄膜结构,也导致结晶裂纹敏感性降低.     

双丝三电弧焊中熔滴过渡及焊缝成形机理

为了验证双丝三电弧焊接过程中M弧不同的电流、脉冲频率对其熔滴过渡行为的影响;试验搭建了双丝三电弧焊的焊接系统以及高速摄像与波形同步采集系统.结果表明,熔滴过渡行为变化的主要原因是在M弧作用下熔滴的受力变化.其次,熔滴过渡行为和M弧电流的变化存在着对应关系:随着M弧电流增大,熔滴过渡行为依次为焊缝成形最佳的短路过渡+射流过渡、以及成形依次变差的大滴过渡、射滴过渡、射流过渡.随着M弧脉冲频率增加,熔滴过渡行为依次为一脉多滴、一脉一滴、多脉一滴三个阶段;其中焊接成形最理想的为一脉一滴的熔滴过渡阶段.     

基于焊工调节的铝合金脉冲MIG焊背面熔透建模

针对铝合金薄板脉冲MIG焊背面熔透难题,提出一种基于焊工调节的背面熔透建模与控制方法.设计焊接速度随机变化波形,致使铝合金背面熔池尺寸动态波动,采用被动视觉系统实时采集背面熔池图像,焊工观察图像熔池大小,手工调节焊接电流保证背面熔宽的均匀性,同时开发图像处理算法提取背面熔宽.采用最小二乘系统辨识法建立焊工调节电流与背面熔宽的非线性Hammerstein模型.开展了铝合金脉冲MIG焊电流扰动和焊接速度扰动试验.结果表明,基于焊工调节的非线性Hammerstein模型可以有效地控制背面熔宽,且具有良好的抗干扰能力.     

GTi70与TC4异种钛合金材料激光焊缝组织与性能分析

研究了GTi70与TC4异种钛合金材料激光焊接性能,通过接头常温、高温拉伸强度检测,焊缝组织XRD、OM、SEM检测分析,拉伸断口以及剪切断口形貌SEM分析,论证了异种材料的可焊性. 试验结果显示,异种材料接头常温拉伸强度高于GTi70母材,500,600和750 ℃高温拉伸强度高于TC4母材,焊缝拉伸断口、剪切断口均为韧性断裂,两种材料激光焊接性能良好. 脉冲激光焊缝组织更为细小,焊缝热影响区较窄,母材损伤小,焊缝强度与塑性优于连续激光焊缝.     

CLAM钢焊缝在550℃流动的铅铋合金中的腐蚀行为

为了研究中国低活化马氏体(CLAM)钢TIG焊缝在流动的铅铋共晶合金(LBE)中的腐蚀行为,对CLAM钢TIG焊缝及母材在550 ℃,不同相对流速(1.70,2.31,2.98 m/s)的LBE中进行1 500 h的腐蚀试验. 结果表明,腐蚀试样表面均存在双层结构的氧化层,外氧化层由疏松的Fe₃O₄组成,内氧化层由致密的(Fe, Cr)₃O₄组成;随着LBE相对流速的增加,提高了CLAM基体材料中的Fe,Cr元素向LBE中的溶解速率和LBE中的O元素向CLAM基体材料中的扩散迁移速率,加剧了试样表面的腐蚀程度,最终导致试样表面氧化层的厚度不断增厚;经过相同条件的腐蚀试验后,CLAM钢焊缝试样的抗腐蚀性能比母材试样低.     

脉冲MAG-TIG双电弧打底单面焊双面成形机制分析

基于中厚板打底焊接存在着自动化程度及效率低的问题,采用脉冲熔化极气体保护焊-钨极氩弧焊(MAG-TIG)双电弧热源焊接对板厚为24 mm的Q235-B进行打底焊接单面焊双面成形工艺研究及机制分析. 结果表明,脉冲MAG-TIG双电弧热源打底焊接时,利用TIG电弧与MAG电弧间的电磁力来调节MAG电弧在熔池前端的加热位置,使得一部分电弧热量直接作用于钝边上;结合焊接电弧放电行为与熔池流动分析发现,打底成形稳定性最佳时,利用TIG电弧与熔池的剪切力使得液态金属向后方流动,熔池前端底部液态金属减少,易于平衡稳定,可获得熔透均匀、连续、稳定的打底焊缝背面成形.     

316L对接焊缝相控阵超声检测工艺模拟与试验验证

为解决中国聚变工程实验堆316L不锈钢焊缝超声波检测时,探头扫查空间受限、检测信噪比低的难题,提出了基于双晶面阵探头的相控阵超声检测方案.通过CIVA仿真,分析了不同聚焦参数下DMA探头的声场特征,确定对接接头的检测工艺.参考NB/T47013.3-2015《承压设备无损检测第3部分:超声检测》附录I,设计并制作了对比试块,验证了检测工艺下的声束覆盖和φ2 mm侧横孔信噪比.结果表明,DMA探头可以在有限的扫查空间内实现焊缝声束全覆盖,对比试块中不同位置的φ2 mm侧横孔信噪比大于15 dB.试验结果可为316L类不锈钢对接焊缝相控阵超声检测工艺制定提供参考.