大线能量焊接船体钢的研究

大线能量焊接时由于高温停留时间长、相变冷却速度慢,焊接热影响区奥氏体晶粒急剧长大,得到侧板条铁素体为主的组织,韧性恶化。降低钢中的C含量及碳当量(Ceq)、细化焊接热影响区奥氏体晶粒尺寸以及改善焊接热影响区的组织是发展大线能量焊接用钢的主要技术措施。"氧化物冶金"技术利用钢中细小的氧化物,通过促进晶内针状铁素体形核明显改善焊接热影响区的组织,成为大线能量焊接用钢最有效的技术途径。实验结果表明:Ti-Mg复合处理明显细化钢中氧化物颗粒尺寸,促进了晶内针状铁素体形核,在100～200kJ/cm的大线能量焊接条件下粗晶热影响区得到针状铁素体为主的组织,-20℃冲击功达到350J。     

焊接热输入对低合金高强钢焊接热影响区组织性能的影响

采用CO2气体保护焊,研究了不同的焊接热输入对低合金高强钢ASTMA572GR.65钢在预热与不预热条件下焊接热影响区组织和性能的影响.研究表明,在小线能量(10kJ/cm)下,Nb(C,N)等第二相粒子在粗晶区能起到抑制晶粒长大的作用,使得晶粒比较小,而大线能量(40kJ/cm)下,这些粒子完全溶解,几乎没有起到对粗晶区晶粒长大的抑制作用.另外,小线能量(10kJ/cm)下,焊前预热有利于生成较细小的淬硬组织,对GR.65钢粗晶区的韧性起有利作用,而大线能量(40kJ/cm)下焊前预热反而使粗晶区组织粗大,并生成上贝氏体等韧性很差的组织,会对整个焊接热影响区产生不利影响.     

X70管线钢焊接热影响区组织和韧性研究

通过焊接热模拟的方法，研究了焊接线能量对X70管线钢焊接热影响区组织和低温韧性的影响。结果表明，在25kJ／cm的焊接线能量下，热影响区粗晶区的组织发生粗化，韧性显著降低；随着焊接线能量增加，低温韧性进一步恶化。然而，焊接线能量对细晶区的组织和低温韧性影响不大，在60kJ／cm的大焊接线能量下．细晶区仍能获得优良的低温韧性。     

大线能量焊接用FH500高强船板钢的研制与焊接试验

采用复合微合金化的成分设计,通过TMCP(热机械处理)工艺开发了适应大线能量焊接的FH500高强船板钢。运用埋弧焊和垂直气电立焊对FH500船板钢进行了焊接试验,对两种焊接方式的焊接接头分别进行了拉伸、弯曲、冲击等力学试验,研究了不同热输入值对接头力学性能的影响;运用透射电镜对焊接热影响区组织析出物进行了分析。结果表明:FH500高强船板钢组织以针状铁素体为主,具有良好的强韧性匹配;两种焊接方式接头力学性均能满足船级社标准。焊接热影响区(HAZ)组织为针状铁素体和贝氏体组织,晶内含有大量纳米级析出物,能谱显示,其成分为钛铌的复合析出物。     

首钢储罐用钢SG610E大线能量焊接性分析

为满足国内对大线能量用钢的需求,首钢开发了用于大型石油储备罐建设的大线能量钢板SG610E。并对其进行了大线能量焊接性研究工作,结果表明,大线能量钢板SG610E经线能量100kJ/cm气电立焊后,焊接接头在-20℃下仍具有优良的低温韧性,钢板可用于建造大型石油储罐。     

700MPa级高强钢焊接接头性能与组织

开展了不同焊接热输入、焊前免预热、焊后省略热处理的高强钢气保焊接实验。利用光学显微镜、扫描电镜及透射电子显微镜等分析手段研究焊接接头、焊缝和热影响区的显微组织特征及力学性能。结果表明,即使线能量增加到40 kJ/cm,焊接接头的性能仍能够满足设计要求,接头强度超过700 MPa,熔合线、焊接热影响区的-20℃低温冲击韧性大于47 J。焊缝组织是高韧性的细化针状铁素体,微米尺度细化的球形氧化物夹杂对钢的性能起重要影响作用;粗晶区贝氏体型板条粗大造成该区韧性下降;细晶区碳化物与高密度位错相互作用,显微组织尺度约2μm,细化的组织保证该区塑韧性最好。     

Sn对C-Mn钢焊接组织与脆性的影响

对C-Mn和C-Mn-Sn钢进行了焊接热模拟试验,研究了不同焊接线能量下Sn元素对建筑用钢显微组织、物相组成和韧-脆转变温度的影响,并分析了Sn的晶界偏聚行为及对焊接接头热影响区脆化作用的影响。结果表明,随着焊接线能量的增加,C-Mn和C-Mn-Sn钢的韧-脆转变温度都呈现为先增加而后降低的趋势;焊接线能量为36 kJ/cm时,Sn对焊接热影响区起到了明显的脆化作用,而在焊接线能量为60 kJ/cm和100 k J/cm时,Sn的存在并没有使焊接热影响区明显脆化;当焊接线能量为36 k J/cm时,C-Mn-Sn钢中Sn晶界浓度修正值为0.77at.%;焊接线能量为60 kJ/cm和100 kJ/cm时,C-Mn-Sn钢中晶界的破坏使得晶界偏聚和由晶界Sn偏聚引起的脆化作用消失;在三种焊接线能量下,含Sn的C-Mn-Sn钢的显微硬度都要小于不含Sn的C-Mn钢。     

铌含量对高强船板钢大线能量焊接粗晶区组织性能的影响

利用焊接热模拟方法研究了铌含量对高强船板钢大线能量焊接粗晶区组织和性能的影响.结果表明,随Nb含量增加,粗晶区中晶界铁素体减少,MA岛(粒状贝氏体)和板条贝氏体增多,Nb含量在0.038wt％时,板条贝氏体贯穿整个奥氏体晶粒,严重降低了粗晶区的低温韧性;同时,MA岛的形态也由块状变为长条状,同样降低了粗晶区的低温韧性.在大线能量焊接下Nb对高强船板钢的焊接性造成了不利的影响.     

HYD36板材的焊接性试验研究

为了分析HYD36钢控轧板和正火板的焊接性,采用埋弧自动焊、气体保护焊进行试验.从试验结果看,HYD36钢在埋弧自动焊热输入为52 kJ/cm的大线能量和气体保护焊热输入为9.9 kJ/cm的小线能量焊接条件下,焊接接头的性能优良,优于国家标准规定的最低值,能满足钢结构件的工艺技术要求.     

大线能量焊接用EH36钢的FCB焊接接头组织与性能

利用FCB铜衬垫三丝单面埋弧焊方法,在热输入为190 k J/cm条件下,制备出大线能量焊接用EH36钢焊接接头。研究了焊接接头不同区域的显微组织以及横向显微硬度分布,采用线性极化方法分析了纵向焊缝金属不同区域的电化学行为,随后观察了电化学极化后的腐蚀形貌。结果表明,FCB大线能量焊接技术制备出的EH36高强钢焊接接头具有均匀微观组织和良好电化学性能,焊缝热影响区存在软化现象且横向区域呈对称分布,焊缝纵向电化学性能存在不均匀性。     

大热输入焊接EH36船板钢接头力学性能

以EH36高强度船板钢为研究对象,通过拉伸和冲击分析试验手段,对EH36船板钢不同热输入埋弧焊接头进行了力学性能测试,同时采用扫描电镜对冲击试样断口形貌进行分析.结果表明,所有断裂均发生在拉伸试样的母材区,EH36船板钢在大焊接热输入条件下,焊缝和焊接热影响区的强度好于母材,并没有出现热影响区软化现象;随着焊接热输入增加焊缝的冲击韧性降低,从焊缝和熔合区断口形貌来看,断裂类型为韧性断裂和准解理断裂的混合断裂.随着远离熔合线距离的增加,冲击吸收功有增加的趋势,在距离熔合线4 mm处的冲击吸收功跟母材接近,说明该位置处韧性基本不受焊接热循环的影响.     

Assessment of the Weldability of EH36 TMCP Shipbuilding Steel Welded by High Heat Input Submerged Arc Welding*

High heat input welding is one of the alternatives adopted by the world’s major shipyards for increasing productivity in operations for joining materials in shipbuilding. However, the thermal cycles generated during welding may cause microstructural transformations that are detrimental to the mechanical properties, mainly toughness in the heat-affected zone (HAZ). The main aim of this study was characterization of the microstructure and assessment of the mechanical properties of the HAZ of EH36 shipbuilding steel produced by controlled rolling followed by accelerated cooling (Thermo Mechanical Control Process (TMCP) – thermo-mechanically controlled process) compared to a steel of the same grade produced by conventional rolling, both welded by the submerged arc process with two levels of heat input: 76 and 130 kJ/cm. It was observed that the presence of a more refined microstructure in the different regions of the HAZ, associated with the smaller grain size of the base metal and the lower carbon equivalent, were the main factors contributing to the excellent toughness of the HAZ of TMCP steel compared to conventional steel. The results achieved show that it is possible to obtain welded joints with excellent mechanical properties and toughness when using TMCP steel for high heat input welding, and its use is a possible strategy for optimizing fabrication times and costs in the shipbuilding industry.     

热输入对WEL—TEN780A高强钢焊接热影响区断裂性能和组织的影响

研究了焊接热输入对ＷＥＬ－ＴＥＮ７８０Ａ高强度钢热影响区断裂性能的影响。结果表明,通过控制焊接热输入可以获得理想的焊接热影响区断裂性能。     

焊接工艺参数对9%Ni钢热影响区低温韧性的影响

采用热模拟技术研究了热输入和层间温度对9％Ni钢焊接热影响区中四个亚区域低温韧性的影响,并利用光学显微镜、X射线衍射仪对各亚区域的组织形态和数量分布进行了观察分析。结果表明,临界热影响区低温韧性对热输入和层问温度的变化不敏感;层间温度是影响粗晶区低温韧性的主要工艺参数;热输入则是影响过临界粗晶区和临界粗晶区低温韧性的主要工艺参数。热输入越大,晶粒和组织越粗大,低温韧性恶化;层间温度提高,马氏体的自回火作用越显著,低温韧性改善。因此,焊接9％Ni钢时,应采用较小的焊接热输入,配合较高的层间温度。     

焊后热处理对DH36钢焊接接头断裂韧性的影响

文中对DH36钢埋弧焊焊接接头进行了焊后热处理,并根据BS7448标准对焊缝和热影响区进行裂纹尖端张开位移CTOD测试,研究焊后热处理对断裂韧性的影响.结果表明,焊后热处理对焊缝断裂韧性的影响并不一定是好的效果,热处理后,焊缝δ值有的升高有的降低;焊后热处理对热影响区粗晶区的断裂韧性有不利影响,热处理后,热影响区粗晶区的δ值均有所下降.经过焊后热处理,90 mm厚焊缝试样的δ值略有下降,60mm厚焊缝试样的δ值明显升高;90mm厚热影响区试样的δ值明显下降,60mm厚热影响区试样的δ值略有下降.     

不同热输入的低合金钢HAZ中组织、夹杂对韧性的影响

低合金钢经高热输入的焊接之后,可能产生热影响区(HAZ)粗晶区韧性的严重下降。这与HAZ 的组织转变有密切关系。本文采用光学金相、扫描电子显微镜和金属膜透射电子显微镜等方法,对正火状态14MnCuNiV 钢的HAZ 的显微组织和夹杂与韧性之间的关系进行了研究,主要结论如下:正火态的低合金钢经焊接热循环后,HAZ 粗晶区韧性均有不同程度的下降,热输入增高,HAZ 的脆性转变温度上升,韧性显著下降。当HAZ 组织在具有足够冲击韧性的转变温度时,带状硫化物对冲击值起了显著的破坏作用。但在材料本身具有较大脆性而出现准解理形貌时,带状夹杂不再具有主导作用。金属薄膜透射电镜分析表明,高热输入HAZ 的粒状贝氏体中存在挛晶马氏体的M-A 组织。这类组织是高热输入脆化的主要原因.低热输入HAZ 为板条马氏体 细粒状贝氏体组织,具有较好的低温韧性.本文利用HAZ 的非平衡态冷却条WF粒状贝氏体形成过程的机理,来解释不同焊接热输入对HAZ 粒贝小岛内M-A 组织产生条件的影响.这一解释在薄膜透射电镜分析中得到了证实.     

Ni-Cr-Mo-B低合金钢模拟焊接热影响区的组织和性能

用Gleeble-3800热模拟机对Ni-Cr-Mo-B低合金高强度钢进行不同焊接热输入条件的下热模拟试验,研究了模拟焊接热影响区的组织和性能,探讨了不同热输入条件(对应不同的t8/5)对钢中微观组织及形态的影响以及组织与低温韧性的关系。结果表明:随着热输入能量的增加,此类钢焊接热影响区的低温韧性呈现先增后降的规律。当以中等焊接热输入施焊,在热影响区形成贝氏体/马氏体复相组织,先形成的贝氏体对原始奥氏体晶粒的分割作用,使后生成的板条马氏体具有更细的板条束,从而获得最佳的低温韧性。而低热输入时形成全马氏体组织,高热输入时获得一定量的粒状贝氏体,两种组织的低温韧性均低于贝氏体/马氏体的复相组织。     

20MnNiMo钢焊接热影响区的组织和韧性及其氢致裂纹特征

研究焊接冷却速度对２０ＭｎＮｉＭｏ钢焊接热影响区组织、韧性及氢致裂纹敏感性的影响。试验结果表明,ｔ８／３对焊接热影响区的组织、韧性及氢致裂纹敏感性均有显著的影响。当ｔ８／３小于５５ｓ时。焊接热影响区获得Ｍ或Ｍ＋少量Ｂ组织,具有良好的低温韧性,但此时焊接热影响区对氢致裂纹敏感。对防止氢致裂纹的产生,同时确保焊接热影响区具有良好的韧性。２０ＭｎＮｉＭｏ钢焊接时应采用适当的预热温度和焊接线能量以及及时的