低温管线K65热煨弯管用埋弧焊丝研制

设计了NiMoTiB体系实芯焊丝用于低温管线K65热煨弯管的埋弧焊接,并采用φ4.0 mm焊丝、双面四丝埋弧焊开展了壁厚30.8 mm直缝管试制,然后利用热煨弯制工艺制成弯管,并分别测试了直缝管和弯管的焊缝金属微观组织及力学性能.结果表明,焊态直缝管焊缝组织以针状铁素体为主,以及少量贝氏体及马氏体-奥氏体岛（M-A）;焊缝金属抗拉强度670 MPa,-40℃冲击吸收功为162 J.经过淬火+回火处理的热煨弯管焊缝主要由块状铁素体和尺寸1~5 μm的退化珠光体组成;焊缝金属抗拉强度665 MPa,-40℃冲击吸收功84 J,能够满足低温管线钢K65的标准要求.     

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.     

铜对高强度低合金钢焊缝金属韧性的影响

采用埋弧焊方法,通过改变焊丝铜含量来改变焊缝金属中的铜含量,研究铜对高强度低合金钢焊缝金属韧性的影响.结果表明,随铜含量增加,焊缝金属上平台冲击功呈下降趋势;-40℃及更低温度条件下,焊缝金属铜含量为0.358%时,其低温韧性最好.组织分析结果显示,焊缝金属的组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体以及针状铁素体组成.随铜含量变化,针状铁素体的生成量明显不同,当焊缝金属中铜含量为0.358%时,最有利于形成针状铁素体.     

Ni对600 MPa级高强钢焊缝组织和性能的影响

通过改变气保护药芯焊丝中Ni元素的添加量,研究Ni元素对600 MPa级高强钢焊缝组织和性能的影响。研究表明:当w(Ni)为1.0%时,焊缝组织为针状铁素体和粒状贝氏体,-20℃低温冲击韧性达到69 J;随着w(Ni)的增加,焊缝金属强度逐渐提高,而韧性则先下降后上升。适当Ni元素有利于提高焊缝金属的低温韧性。     

B元素对药芯焊丝焊缝金属针状铁素体形成的影响

利用金相组织观察、冲击试验和热膨胀试验,研究了B元素含量变化对高强钢药芯焊丝焊缝金属中针状铁素体形成的影响,得到了不同试验温度下焊缝金属冲击吸收功. 结合透射电镜分析和分级淬火试验从热力学和动力学的角度对B元素影响机理进行了分析. 结果表明,焊缝金属组织晶界中含有自由状态的B元素具有抑制晶界铁素体形核利于针状铁素体生成的作用;N元素含量增加会降低晶界B元素含量,并提高奥氏体向铁素体转变的温度,减少针状铁素体含量;针状铁素体是在以Ti元素和Mn元素的氧化物为核心,以Cu元素和Mn元素的硫化物为外层,以BN为过渡层的复杂结构上形核并长大的;针状铁素体含量的增加有利于提高焊缝金属冲击吸收功,–60 ℃冲击吸收功最大为70 J.     

16MnDR焊接接头的低温力学性能

用药芯焊丝 气保焊方法对16MnDR进行焊接,试验了焊接接头的低温拉伸、弯曲和冲击性能,结果为:-40℃拉伸试验都断在母材上;-40℃侧弯试验全部合格;-40℃和-50℃焊缝和热影响区的冲击值都大于标准要求的34 J.分析了焊缝金属的化学成分,结果表明:焊缝金属中C、Si和Mn含量合适,并含有对提高低温性能有益的Ni和微量V.光学显微镜观察焊缝的微观组织表明,各层焊缝中都有大量细小的针状铁素体,有利于接头的低温力学性能.     

X65管线钢管闪光焊接接头组织及低温冲击韧性的研究

针对石油天然气输送常用的X65管线钢管进行闪光焊接工艺试验,测试了闪光焊接接头各区域的低温冲击韧性。采用光学金相显微镜、电子显微分析技术研究闪光焊接热循环对X65管线钢接头组织和韧性的影响。结果表明,X65管线钢管闪光焊接接头焊缝成形良好。焊态下,接头各区域的-40℃低温冲击功较低,焊缝区冲击功仅为11.6J,只有母材的27%。经过焊后热处理,接头的冲击韧性有所改善,焊缝冲击功可以达到母材的55%。接头焊缝组织为粗大块状铁素体、针状铁素体和层片状珠光体,热处理后晶粒细化。     

焊接材料对X70直缝埋弧焊管焊缝组织性能的影响

针对因钢板原料的化学成分发生较大变化,使得原焊材与母材出现焊接不匹配,造成X70钢级管线钢直缝埋弧焊管焊缝的低温冲击韧性不合格的现象,采取两种焊丝进行焊接试验,通过观察和检测焊缝显微组织、力学性能,研究焊接材料对X70钢级直缝埋弧焊管焊缝组织性能的影响。试验结果表明:在采用相同的焊接工艺参数焊接同批次同规格钢管时,选用Mn、Si、Cr、Ti含量较高的焊丝进行焊接,焊管焊缝中先共析铁素体和针状铁素体晶粒更为细小,低温冲击数值较高,韧性较好。     

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。     

550 MPa级焊缝金属冲击韧性研究

采用冲击试验研究了-40～20℃温度范围内550MPa级手工焊条电弧焊焊缝金属冲击韧性,利用金相显微镜、扫描电镜表征了焊缝金属的显微组织与断口形貌.结果表明,焊缝金属显微组织由先共析铁素体和针状铁索体构成.焊缝金属冲击功随着测试温度的降低而减小,冲击断口中塑性区域所占面积也相应减少.添加Ni、Mo元素,降低Mn、Si含量的焊缝金属在所测试温度范围内具有更高的冲击韧性.     

一种新型气保护药芯焊丝低温韧性的研究

YCJ590是一种自行研制的、熔敷金属抗拉强度≥540 MPa的CO2气保护药芯焊丝。本文通过系列低温冲击试验研究了在0~-60℃范围内该焊丝熔敷金属韧性的变化规律。试验结果显示,YCJ590是一种低温韧性非常好的高强度焊丝,在-60℃其熔敷金属的平均冲击功仍可达131 J,而且冲击功从0℃到-60℃变化平缓。金相分析表明,该焊丝熔敷金属的组织为针状铁素体+细珠光体,因而使其具有良好的强韧性。     

超低氢高韧性无缝药芯焊丝TME711NiSF的研制

通过选择钛碱性渣系和Mn-Si-Ni-Ti-B合金系,在德国进口无缝药芯焊丝生产线上,制成了一种超低氢高韧性的无缝药芯焊丝TME711NiSF. 其焊接工艺性能和力学性能优良,对焊接热输入具有良好的适应性. 为探讨熔敷金属的韧化机理,对配方中的脱氧剂和合金剂含量进行了优化设计. 结果表明,Mn和Si元素含量居于优化水平时,焊缝组织主要是均匀细小的针状铁素体,这种组织的塑性和低温韧性高,熔敷金属在温度-40 ℃冲击吸收功可达到154 J. 该无缝药芯焊丝熔敷金属的扩散氢含量为2.4 mL/100 g,达到了超低氢水平,适用于船舶、桥梁、海洋工程等重要结构的焊接.     

高强高韧性管线钢埋弧用焊丝的研制

研制的高强高韧性管线钢用埋弧焊丝与SJ10 1和SJ10 2焊剂匹配后的熔敷金属不仅具有很高的强度 (σs≥ 5 4 0MPa) ,而且还具有优良的低温韧性 (AKv - 1 0℃ ≥ 12 0J)。该焊丝的研制满足了屈服强度超过 5 0 0MPa以上管线钢对焊缝熔敷金属性能的要求。研究结果表明 ,要保证熔敷金属具有较佳的强韧性匹配 ,熔敷金属中的合金元素总量必须满足Ceq≥ 0 .38,Pcm≥ 0 .17,才能保证熔敷金属的强度 ,以及具有以针状铁素体为主焊缝组织 ;在文中的合金系统下 ,随着熔敷金属中C、Mn元素含量的增加 ,熔敷金属的针状铁素体组织的含量增加 ,韧性得到提高。随着焊剂碱度值的增加 ,熔敷金属中的氧含量降低 ,C、Mn元素增加 ,使得熔敷金属中的合金元素更趋向于最佳的配比 ,从而提高了韧性。     

Mo含量对大热输入下焊缝金属组织及冲击韧性的影响

使用单道次垂直气电立焊和药芯焊丝在Q235钢板上制备了不同Mo含量的焊缝熔敷金属,研究了Mo含量对大热输入焊缝金属组织与冲击韧性的影响。结果表明:在大热输入焊接条件下,焊缝金属的奥氏体晶内形成了大量以微细夹杂物为核心的细密状针状铁素体,使焊缝金属具有较高的低温冲击韧性。随着Mo含量的增加,晶内针状铁素体晶粒尺寸减小,焊缝金属的低温冲击韧性增大,当Mo含量进一步提高至0.81%时,形成了大量粒状贝氏体组织,恶化了焊缝金属的低温冲击韧性。     

正火工艺对含钼焊缝组织及性能的影响

为了研究正火温度变化对含钼焊缝组织及性能的影响,利用J707Ni和J607Ni焊条对Q345钢板进行接焊,并分别进行900、980、1050℃的正火处理,研究了正火温度对其焊缝显微组织和冲击韧性影响。结果表明:采用J707Ni、J607Ni焊条焊接,经正火后焊缝金属主要为铁素体与珠光体;由于Mo能抑制珠光体转变,正火后J707Ni焊缝中的铁素体含量大于J607Ni;Mo可以通过细化晶粒来提高焊接接头的韧性,J707Ni的接头韧性优于J607Ni。     

焊剂活度对低锰管线钢焊缝组织及韧性的影响

选用三种活度不同的氟碱型烧结焊剂,搭配Mn-Ni-Cr-Ti-B系焊丝,对低锰管线钢进行平板焊接试验。试验结果表明,随着焊剂活度从0.24降至0.20,焊缝金属中的Mn含量由0.88%增至1.00%,Si含量由0.241%降至0.208%。低锰管线钢焊缝Mn/Si值从3.65增大至4.80时,焊缝金相组织中针状铁素体比例增大,-10℃下冲击功均值由37 J增至114 J。     

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.     

合金元素对高强管线钢埋弧焊缝组织性能的影响

通过对X80管线钢进行埋弧焊接试验,分析了合金元素Mn、Ni对高强度管线钢埋弧焊缝的显微组织和力学性能的影响.试验结果表明,当Mn元素含量过高时,焊缝金属的冷裂纹敏感指数提高,细化原奥氏体晶粒尺寸,对针状铁素体形核不利湘比较而言,Ni元素对焊缝的冷裂纹敏感指数影响较小,且使焊缝金属易于产生交滑移,更易保证焊缝针状铁素体含量,从而提高焊缝金属的韧性;另外,随着Mn、Ni元素含量的增加,焊缝金属中先共析铁素体受到抑制.     

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.     

母材熔合作用对EQ51海工钢焊缝组织及韧性的影响

文中采用示波冲击,EBSD,SEM研究了母材元素含量、坡口形式、焊接热输入对海洋工程用钢EQ51焊缝组织转变、低温冲击韧性及焊接接头软化程度的影响规律.结果表明,C,Mn元素含量对焊缝组织类型、取向趋势起关键作用,含量由0.1%,1.5%分别调整为0.06%,1.3%,可保证焊缝组织由板条贝氏体转化为针状铁素体,组织止裂能力显著提高,冲击吸收功大于100 J;适当提高焊接热输入一定程度上可降低淬硬元素对韧性的不利影响;Ni,Mo元素含量对焊缝组织、韧性影响不大,主要决定焊接接头软化程度,Ni,Mo元素总添加量由0.7%下降到0.4%,软化区宽度由1 mm提高到2 mm,焊接接头抗拉强度由789 MPa降低到650 MPa.