Mn、Ni、Mo含量对K65热煨弯管焊缝组织转变和低温韧性的影响

以Mn-Ni-Mo为主要合金体系,研制了K65热煨弯管用高强高韧埋弧焊丝。采用该焊丝制得的直缝管焊缝金属抗拉强度达741~768 MPa,显微硬度为231~250 HV10,-40℃冲击功为90~185 J;直缝管焊缝经热处理后,-40℃冲击功为65~124 J,比直缝管焊缝出现较大幅度下降。利用OM、Le Pera、SEM(EBSD)及TEM观察焊缝组织,研究焊缝中Mn、Ni、Mo含量对K65热煨弯管组织转变和低温韧性的影响。结果表明:直缝管焊缝中Mn、Ni含量的增加会促进针状铁素体的形成,适当增加Mo含量,降低Mn、Ni含量能使焊缝达到最佳强韧性能;经过热处理后,焊缝中针状铁素体含量降低,上贝氏体含量增加,大尺寸沿晶分布的渗碳体是焊缝金属低温韧性下降的原因,但Mo含量为0.2%时仍能保证大角度晶界比例达67.1%,使焊缝金属的-40℃低温韧性达124 J。     

Mn/Ni/Mo配比对K65管线钢焊缝金属组织与力学性能的影响

以Mn-Ni-Mo-Ti-B为主要合金系,研制出适用于低温服役环境下的高强高韧管线钢埋弧焊丝,并应用于30.8 mm厚K65管线钢现场焊接实验.结果表明,焊缝金属屈服强度达到583~689 MPa,抗拉强度达到714~768 MPa,-40℃冲击功均在90 J以上,焊缝具有优异的强韧性匹配.焊丝直径为4.0 mm,适用于四丝双面埋弧焊,效率高,且热影响区(HAZ)低温韧性优异(-40℃冲击功100 J).采用OM,TEM和Le Pera方法对焊缝金属组织的观察表明,焊缝组织主要为精细的针状铁素体、少量的先共析晶界铁素体、侧板条铁素体和弥散分布的细小马氏体/奥氏体(M/A)岛状颗粒.焊缝金属中0.2%Mo可以有效抑制先共析晶界铁素体及侧板条铁素体的生成,晶粒细化作用显著.Mn和Ni的适量增加会促进针状铁素体的形成,显著提高焊缝金属低温韧性.但Mn,Ni配比不当而超过某个范围时将会导致马氏体或其它低温相变产物形成,削弱低温韧性.当K65焊缝金属中含(1.5%~2.0%)Mn,(0.9%~1.2%)Ni,(0.2%~0.25%)Mo时,可以使其具有高强度的同时低温冲击韧性优异,且在Mn与Ni配比含量不越过马氏体形成线(Ms线)的前提下,可以采用加Mn减Ni的方法配比其合金含量.     

抗酸管线钢埋弧焊焊丝的开发研究

以Mn-Ni-Ti-B为主要合金系,采用低C、低Mn及超低S、P控制,研制出了一种能够适用于X65MS钢级及以下抗酸管用埋弧焊焊丝。该焊丝与相应的BG-SJ101G焊剂匹配,依据GB/T 12470-2003《埋弧焊用低合金钢焊丝和焊剂》要求进行熔敷金属试验检测,结果表明:屈服强度为465 MPa,抗拉强度为541 MPa,-20℃冲击功均在27 J以上;采用X65MS卷板结合抗酸焊丝进行螺旋埋弧焊管现场试制,结果显示:焊接工艺性能良好,焊接接头形貌优良,焊接接头抗拉强度556 MPa,实体管焊缝0℃冲击功为178 J,焊接接头所有硬度均小于250 HV10。经过HIC测试,焊接接头CSR、CLR、CTR均为零,经过SSCC测试,在72%、90%SMYS载荷下,焊接接头均未出现断裂,焊接接头表现出良好的力学性能和抗酸性,采用新开发的抗酸焊丝完全满足X65MS抗酸埋弧焊管性能要求。     

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。     

高钢级X70MS抗酸管用埋弧焊丝开发

采用低C、低Mn,Cr-Ni-Mo-Nb合金体系,研制了一种高钢级X70MS抗酸管用埋弧焊丝.采用该焊丝埋弧焊所得熔覆金属的抗拉强度为605 MPa,-20℃冲击吸收能量大于65 J,焊缝金属中扩散氢含量平均仅1.36 mL/100 g.该焊丝与SJ101G2焊剂匹配进行X70MS抗酸埋弧焊管的现场试制,结果显示:焊缝...     

Q345B厚钢板对接接头显微组织分析及力学性能测试北大核心

为评价Q345B厚钢板焊接接头的力学性能,使用MAG焊和埋弧焊工艺对67 mm厚的试板进行焊接,并对焊接接头各区域进行金相组织分析及力学性能测试,包含拉伸、弯曲、常温冲击和低温冲击测试。结果表明,焊接工艺得到的焊接接头成形良好,缺陷较少,其中埋弧焊焊缝呈现粗大的柱状晶,为先共析铁素体和针状铁素体,MAG焊焊缝为先共析铁素体和针状珠光体,埋弧焊层间组织晶粒较均匀,为片状珠光体及铁素体;焊接接头屈服强度平均值为349 MPa,抗拉强度平均值为440 MPa,断后伸长率平均为29.3%;弯曲角90°时,不同位置的弯曲试样均未出现裂纹;除存在气孔的试样外,常温冲击吸收功大于100 J,低温冲击吸收能量大于65 J。总体来看,该工艺得到的焊接接头力学性能良好,能够满足技术要求。     

Q345B厚钢板对接接头显微组织分析及力学性能测试

为评价Q345B厚钢板焊接接头的力学性能,使用MAG焊和埋弧焊工艺对67 mm厚的试板进行焊接,并对焊接接头各区域进行金相组织分析及力学性能测试,包含拉伸、弯曲、常温冲击和低温冲击测试。结果表明,焊接工艺得到的焊接接头成形良好,缺陷较少,其中埋弧焊焊缝呈现粗大的柱状晶,为先共析铁素体和针状铁素体,MAG焊焊缝为先共析铁素体和针状珠光体,埋弧焊层间组织晶粒较均匀,为片状珠光体及铁素体;焊接接头屈服强度平均值为349 MPa,抗拉强度平均值为440 MPa,断后伸长率平均为29.3%;弯曲角90°时,不同位置的弯曲试样均未出现裂纹;除存在气孔的试样外,常温冲击吸收功大于100 J,低温冲击吸收能量大于65 J。总体来看,该工艺得到的焊接接头力学性能良好,能够满足技术要求。     

420 MPa级耐候钢焊材研发及其性能研究

研发了一种420 MPa级耐候气保焊焊丝,通过焊接试验和周浸加速腐蚀试验,研究了焊缝组织、力学性能和耐蚀性能。结果表明,研发的耐候气保焊焊丝屈服强度为450 MPa,抗拉强度为554 MPa,-40℃时冲击吸收功均值为155 J,满足420 MPa级耐候钢焊接技术要求,并且通过提高焊丝中Ni含量、降低Cr含量,细化了焊缝金属组织,增加了组织中针状铁素体含量,降低了先共析铁素体和侧板条状铁素体含量,从而提高了焊缝低温冲击韧性。加速腐蚀试验表明,研发的耐候气保焊焊丝耐蚀性能有一定提高,与耐候钢母材腐蚀速率差别小于10%,满足试验中耐候钢母材对焊材耐蚀性能要求。     

低合金高强钢药芯焊丝CO2气体保护焊接头组织与性能

文中针对轨道车辆用A710低合金高强钢,选用E81T1-Ni1M药芯焊丝进行CO₂气体保护焊,并研究了接头的组织特征、硬度分布、拉伸性能和低温(-40℃)冲击性能。研究结果表明：焊缝区组织为针状铁素体、先共析铁素体和少量侧板条铁素体,粗晶区组织为板条状贝氏体和粒状贝氏体,细晶区组织为均匀细小的铁素体和珠光体;焊缝的硬度低于母材的,接头的平均抗拉强度达到638 MPa,约为母材的93%;试样断裂在焊缝区,断口呈典型塑性断裂特征;焊缝区平均低温冲击吸收功为165 J,断口纤维区呈韧窝状、放射区呈解离断裂特征,热影响区平均低温冲击吸收功为266 J,断口纤维区和放射区均呈韧窝状特征。     

960 MPa高强钢金属粉芯型药芯焊丝焊缝金属韧化机理

针对960 MPa高强钢研制了以Mn,Ni,Mo和Cr元素为主要合金体系,以Ti,B,Nb和Al元素为微合金元素的金属粉芯型药芯焊丝. 采用熔化极气体保护焊进行施焊,通过拉伸试验和低温冲击试验等方法对接头力学性能进行了测试,结合金相组织观察、断口扫描、能谱分析和透射电镜观察等对合金元素的作用机理进行了分析. 结果表明,接头抗拉强度平均值为952.24 MPa,-20 ℃焊缝低温冲击吸收功平均值为70 J,研制的焊丝在保证接头强度的同时有效改善了焊缝金属的低温冲击吸收功. 在药芯成分中,主要合金元素起固溶强化和弥散强化作用,微合金元素通过细化晶粒、抑制块状铁素体析出和增加针状铁素体形核率等方式改善低温冲击性能.     

X100管线钢自保护药芯焊丝研制及焊接接头性能分析

基于成分匹配与组织匹配设计原则,确定了X100管线钢焊缝金属的合金系.结合焊缝金属的合金化原理,定量计算出需要向焊缝中过渡的合金元素种类及其含量,设计并制成X100管线钢匹配用自保护药芯焊丝.选用合适的焊接工艺参数进行试焊,并对焊接接头的性能进行分析.结果表明,所研制的药芯焊丝焊接接头的力学性能优异,抗拉强度达到795 MPa,屈服强度达到615 MPa,冲击吸收功达到47.7 J(-40℃);焊缝组织主要为板条状贝氏体和粒状贝氏体,另有少量针状铁素体穿插其中,能够与母材实现较好的组织匹配.     

管线钢大电流双面高速埋弧焊接用焊丝研制

介绍了石油、天然气输送管线用埋弧焊丝的特征及高韧性焊丝成分设计原则,分别采用92kg高频感应炉实验室冶炼。500kg中频感应炉半工业性冶炼和300t顶吹氧气转炉工业化大生产冶炼、进行焊丝研制。对所研制的焊丝配合烧结焊剂SJ101,进行了无坡口双面埋弧焊试验,测试了焊缝成分、冲击韧度、金相组织、硬度和接头抗拉强度,用扫描电镜分析了冲击断口形貌及夹杂物组成,透射电镜分析了焊缝金属的微观结构,俄歇试验分析了B、Ti、N在焊缝中的分布。结果表明,B在原奥氏体晶界偏聚,可抑制先共析铁素体在晶界析出,弥散分布的细小夹杂物有助于针状铁素体的生成,配合降低S、P、气体元素和杂质含量,可使焊缝金属具有高的韧性,焊缝硬度在HV185～HV214之间,与母材平均硬度HV190为同一水平。焊缝金属横向抗拉强度高于母材。     

9Ni钢自保护药芯焊丝的研制及分析

研制了以Fe-Ni-Mn-Si系为合金系的9Ni钢自保护药芯焊丝. 采用FCAW法在不加保护气体的条件下施焊,并对焊件进行了QLT(淬火+亚温淬火+回火)处理. 通过拉伸试验、低温冲击试验、金相分析、断口扫描等方法研究了焊接接头的力学性能、显微组织和断口形貌. 结果表明,所研制的药芯焊丝焊接接头抗拉强度为709 MPa,屈服强度为580 MPa,断后伸长率为26%,断面收缩率为47%. 力学性能满足9Ni钢的使用要求. 焊缝的组织为细晶铁素体+针状铁素体. QLT处理使焊缝的低温冲击吸收功从48 J/cm2提升至100 J/cm2,能够明显提高焊缝的低温韧性.     

700MPa级低合金高强钢低匹配焊接接头组织和性能研究

按照低匹配设计原则,采用熔化极气体保护焊对屈服强度为700 MPa级的低合金高强钢进行了焊接。采用光学显微镜、扫描电镜和力学性能试验研究了焊接接头的组织和性能。结果表明,焊缝区组织主要为针状铁素体和少量先共析铁素体,粗晶热影响区组织为上贝氏体;焊缝区显微硬度明显低于母材,焊缝区-40℃时的冲击韧度(AKV)为58 J,抗拉强度达到了母材抗拉强度的92.4%,焊接接头的综合力学性能良好。     

Induction brazing – old process with potential innovations

The practical strength of line pipe steel has extended to X80 or greater. The line pipes of X80 grade have been commercialised successfully and now the development and evaluation of X100 and X120 grade line pipes are being conducted.

The effect of boron addition on the toughness and microstructure of seam weld metal was investigated in tensile strength range from 700 to 1100 MPa. Two types of weld metal were employed in this study. Type A weld metal was produced by boron added flux. The boron content in type A weld metal was around 30 ppm. Type B weld metal was produced by boron free flux. The boron content in type B weld metal was 15 ppm or less. In a tensile strength range less than 800 MPa, type B weld metal had lower absorbed energy than type A because of grain boundary ferrite formation. In a tensile strength range of 800 MPa or more, type B weld metal had greater absorbed energy than type A. In this tensile strength range, some of the acicular ferrite is replaced with bainite or bainite/martensite and the absorbed energy decreases with increase of tensile strength. And the type B weld metal had more amounts of acicular ferrite and greater absorbed energy than type A in this tensile strength range.     

高强韧轨道交通用钢药芯焊丝的力学性能及组织分析

针对轨道交通装备用屈服强度为450 MPa级低合金高强钢研制了一种焊接工艺性能优良、具有高强韧性、良好抗疲劳性能的药芯焊丝,并对研制的药芯焊丝熔敷金属拉伸、低温冲击韧性和疲劳强度等力学性能及组织进行了分析.结果表明,研制的药芯焊丝成分设计合理,焊缝组织以针状铁素体和粒状贝氏体为主,晶粒细小,有效提高了焊缝的强韧性,使焊缝具有优良的低温韧性和疲劳性能.药芯焊丝熔敷金属的抗拉强度达到620 MPa,-40℃低温韧性夏比冲击吸收功为96 J,指定寿命为2×106次循环下的疲劳极限为354 MPa,分别是设计目标值的1.1倍、1.6倍和2.2倍,能够满足轨道交通装备用屈服强度为450 MPa级低合金高强钢的焊接需求.     

新型18-8型不锈钢埋弧焊用烧结焊剂

开发了焊接低温下使用的18—8型不锈钢的埋弧焊用烧结焊剂,渣系为CaF2-SiO2-MgO—Al2O3-CaO,属于中性焊剂。该焊剂具有良好的工艺性能和冶金性能。该焊剂配合焊丝ER308L焊接所得熔敷金属主要为奥氏体和含有不超过6％的铁素体,此时熔敷金属具有良好的韧性,在-196℃温度下冲击功值均在100J以上。     

X80管线钢在线用焊条的研制

研制了一种X80管线钢在线用碱性低氢焊条,此焊条主要用于X80管线钢管管对接环焊缝打底焊及管线钢的焊补.确定了焊条药皮各组分的合理配比,合理选择焊芯并进行了一系列焊接试验及焊接接头力学性能和金相测试.结果表明,所研制焊条引弧及稳弧性能良好、飞溅小、脱渣好,焊道成形良好;B焊条焊接接头力学性能优异,屈服强度达640 MPa,抗拉强度达804 MPa,冲击吸收功达120 J;B焊条所得焊缝组织为针状铁素体和粒状贝氏体,其比例恰当,与母材组织匹配较好.     

Q550高强钢焊接接头强韧性匹配

在不预热条件下采用不同合金成分焊丝焊接Q550高强钢,试验研究焊丝中合金对焊缝组织、接头抗拉强度及冲击韧性的影响.结果表明,使用MK.G60-1焊丝可获得以针状铁素体为主的焊缝组织.焊缝中沿晶界分布的先共析铁素体在承受拉应力时易萌生裂纹,提高焊缝中针状铁素体含量可以提高接头抗拉强度和韧性.采用MK.G60-1焊丝接头抗拉强度接近母材的抗拉强度,断裂发生在熔合区.接头热影响区的冲击吸收功最高,而熔合区的抗拉强度和韧性最低.焊缝冲击断口纤维区均以穿晶断裂为主,断口韧窝产生的机理是微孔聚集型,针状铁素体区对应的韧窝较大,先共析铁素体对应的韧窝较小.