Plasma-MIG复合电弧焊接特性分析

采用Plasma-MIG复合电弧对Q235低碳钢进行堆焊试验,对焊接过程中复合电弧形态、电弧空间分布、焊缝成形及细晶原理进行了分析.结果表明,Plasma-MIG复合电弧焊接过程中,外层等离子电弧单独存在,内层MIG电弧在焊丝端部与外层等离子弧耦合.复合电弧空间温度分布均匀,高温停留时间短,冷却速度快.Plasma-MIG复合电弧在大的等离子电流下,促进填充金属润湿铺展,焊缝熔宽大,成形美观.相同热输入量条件下,等离子电流增大能够促进晶粒自发形核,原奥氏体晶粒及焊缝组织得到细化.     

Plasma-MIG复合电弧焊接技术发展

随着交通运输、航空航天、海洋工程等行业的快速发展,对于高效化、高质量化的焊接生产提出了更高的需求.复合热源的产生对于实现高效化,高质量化的焊接展开了广阔的发展前景.Plasma-MIG复合电弧焊接特点在于焊丝熔化速度快、无飞溅、焊接过程稳定,焊缝成形美观、气孔少、晶粒小、接头质量高,是一种高效化、高质量化的复合热源焊接工艺.简要介绍了Plasma-MIG复合热源的研究进展及应用现状,并对未来该焊接工艺的发展趋势进行了分析评价.     

海洋平台用钢EH36-Z35连续冷却转变及正火工艺

利用热模拟试验机绘制了海洋平台用钢EH36-Z35的连续冷却转变曲线,并用光学显微镜观察不同正火工艺下的显微组织,找出了生产现场出现正火欠热组织的原因,并优化了正火工艺。结果表明,EH36-Z35钢的Ac₃为859℃,在<2℃/s的冷速下可获得高温转变组织铁素体+珠光体;在相同的冷却制度下,820℃和850℃正火处理后存在正火欠热组织,经890℃正火处理后获得了铁素体+弥散珠光体的合格组织。通过改变加热速度和冷却速度得到EH36-Z35钢较为合理的正火工艺为从室温用时130 min加热至890℃并保温10 min,先以5℃/s的冷速冷却到730℃,再以0.2℃/s的冷速冷却到650℃,然后以0.15℃/s的冷速冷却到400℃,之后空冷。     

热输入对海洋平台用钢焊缝组织及性能的影响

采用埋弧焊的方法系统地研究了焊接热输入对海洋平台用D36钢焊缝组织及性能的影响。研究结果表明:对于焊缝金属一次结晶组织,随着热输入的增加,柱状晶的平均宽度逐渐增大,而其比例逐渐减小;对于焊缝金属二次结晶组织,随着热输入的增加,先共析铁素体(PF)增加,贝氏体铁素体(BF)和针状铁素体(AF)减少;焊缝金属的硬度随着热输入的增加而逐渐降低。     

一种海洋平台用钢的组织与力学性能

通过金相分析、淬透性曲线测定、拉伸试验以及不同温度下的冲击试验,对一种低碳低合金海洋平台用钢的显微组织及力学性能进行了研究。试验结果表明,试验用钢具有良好的淬透性,临界淬透直径为120 mm。微合金化元素的晶粒细化及析出强化使试验用钢具有良好的综合力学性能,调质处理后屈服强度达到900 MPa以上,伸长率达到20%,-40℃冲击功达到200 J,韧脆转变温度低于-60℃。可满足大型海洋平台对材料性能的要求。     

增量型PID恒流恒压控制的Plasma-MIG复合电弧焊接

Plasma-MIG复合电弧焊接对电源的外特性输出及焊接过程控制有着很高的要求,以VC++软件开发工具为平台,推导了适合于Plasma-MIG复合电弧焊接的增量型PID控制算法,实现了对复合电弧焊接过程控制及电源外特性的要求.结果表明,增量型PID恒流恒压控制能够满足Plasma-MIG对电源外特性的输出要求.Plasma电弧和MIG电弧并不是相互独立的,两者以共享的电磁空间、导电气氛和焊丝为媒介建立起耦合关系.Plasma-MIG复合电弧焊接过程中,增量型PID控制下的Plasma电弧能够自发的调节自身电参数,来稳定电弧空间的电流密度,使得焊接过程中无飞溅.采用控制后,Plasma-MIG复合电弧焊焊接过程焊缝铺展好,焊接过程稳定,焊缝成形好.     

热轧工艺对海洋平台用钢E690再结晶的影响

利用Geleeble-3800热模拟试验机对海洋平台用钢（E690）进行了单道次压缩试验,分析了变形温度、变形量和变形速率对E690动态再结晶行为的影响。结果表明,变形温度是影响奥氏体晶粒度的主要因素,且随变形温度的增加,变形速率的减小,及变形量的增加,奥氏体晶粒更细小均匀。优化热轧工艺参数为变形温度950 ℃,变形量50%,变形速率0.1 s^-1,晶粒度可达到9.7级。     

EQ70海洋平台用钢回火后的组织与性能

针对淬火态超高强度EQ70海洋平台用钢进行系列回火试验,研究了回火时间和温度两个参数对其组织和性能的影响。结果表明,马氏体完全分解后继续延长回火时间,试验钢的冲击性能并无明显提高,强度反而下降;提高回火温度可明显缩短马氏体分解时间,提高回火温度以缩短回火时间,可以获得良好的综合力学性能。     

E690平台用钢耐海洋大气腐蚀模拟

用周浸加速腐蚀试验、力学性能试验并结合扫描电镜、能谱分析以及透射电镜等方法对比研究了2种满足E690要求的低碳贝氏体钢(3种热处理方式)在模拟海洋大气环境中(0.5 wt%NaCl水溶液)的耐腐蚀性能和拉伸性能的变化。结果表明,在腐蚀初期晶粒越小越容易被腐蚀,成膜更快,有利于锈层的形成;Cu的析出会加速钢的初期腐蚀,在腐蚀后期形成致密锈层后这种影响变小。3种实验钢的腐蚀产物相组成差别不大,但锈层致密程度存在差异,并且锈层越致密,对应的钢的腐蚀速率越低。在试验环境中腐蚀对2种试验钢和3种处理方式的力学性能影响较小,说明没有产生严重的局部腐蚀。     

EH36级平台钢耐海洋大气腐蚀性能

采用干湿交替周期浸润腐蚀试验模拟了三种设计的EH36级平台钢在海洋大气环境中的腐蚀行为。结果表明,降低碳含量并且提高铬含量有利于腐蚀锈层致密化,且腐蚀产物主要为对耐蚀性比较有益的α-FeOOH和γ-FeOOH,此类腐蚀产物在腐蚀后期能够明显抑制腐蚀速率的继续增长。     

工艺参数对TIG-MIG复合电弧焊接过程的影响

搭建TIG-MIG复合焊试验平台,分别改变焊接电流、焊枪夹角及电弧间距等参数进行系列焊接试验,研究了该复合焊工艺特点。结果表明,TIG-MIG复合焊能够实现纯氩气保护下的稳定焊接,并且TIG弧的电流需要大于MIG弧电流;焊枪夹角对焊接过程和焊缝成形影响不明显;电弧间距影响焊缝成形特点,试验确定间距约为5mm时焊接效果最佳。     

海洋平台用钢E40的连续冷却转变

采用热膨胀法测定了未变形和不同变形条件下海洋平台用钢E40的连续冷却转变曲线,对E40钢的显微组织与硬度进行观察。通过分析不同变形量及冷却速度对试验钢相变及组织的影响规律,研究了变形工艺参数对铁素体相变和贝氏体相变的影响。结果表明,随着冷却速度的增加,贝氏体量增多,铁素体量减少,铁素体的晶粒变细;随着变形量增加,铁素体与贝氏体晶粒均能得到细化。     

海洋平台用钢板品种发展及研发概况

随着我国海洋开发力度的不断加大,对海洋平台用钢的需求量不断增加,但高附加值海洋平台用钢仍需大量进口。在分析海洋平台用钢标准及品种基础上,综述了国内外先进钢铁公司海洋平台用钢的研发生产概况,并对下游海洋平台制造业进行了简要介绍。认为国内钢铁企业应抓住海洋平台制造业提供的市场机遇,进一步提高产品质量,加快开发高附加值产品并系列化生产海洋平台用钢。     

FH550级海洋平台用钢冲击断裂行为实验研究

通过热模拟、拉伸和低温冲击实验,采用SEM,TEM,EDS和EBSD等手段研究了FH550海洋平台用钢的低温断裂行为.结果表明,轧态实验钢为下贝氏体和粒状贝氏体的混合组织,回火后为回火贝氏体组织;冲击断口多为韧窝断口,部分等轴韧窝底部有含Ca和Al的氧化物夹杂,个别试样呈现准解理断裂,存在尺寸大于10μm的含Fe,Mn的碳化物夹杂,恶化韧性,导致冲击吸收功波动;断裂过程中裂纹扩展的主要方式为微孔聚合长大并与裂纹颈缩连结生长,同时存在的剪切扩展裂纹易受到由于塑性变形而聚集成团的富C硬相的阻碍,从而增加了裂纹扩展功.79.3%的大角度晶界比例以及7.61μm的细小晶粒尺寸是获得优良低温冲击韧性的关键因素.     

海洋平台用钢E690奥氏体晶粒长大行为

分析了不同加热温度和保温时间下海洋平台用钢E690奥氏体晶粒的长大行为,同时研究了第二相粒子对奥氏体晶粒大小的影响。结果表明,奥氏体晶粒尺寸随着加热温度的升高而增加,在850~950℃之间奥氏体的晶粒尺寸增加属于正常的长大行为,而在950~1000℃之间出现了晶粒的异常长大,奥氏体平均晶粒尺寸几乎增加一倍。保温时间对奥氏体晶粒尺寸影响较小,且随着保温时间延长,晶粒增长不明显。钢中第二相粒子的尺寸、体积分数和分布状态对奥氏体晶粒长大起关键作用。在已有模型和试验数据的基础上,推导出能够描述奥氏体晶粒长大临界尺寸的模型,该模型很好地解释了试验钢奥氏体晶粒的长大行为。     

工艺参数对AZ31镁合金激光-MIG复合焊缝成形的影响

系统研究激光功率、电弧电流和热源间距对10 mm厚AZ31镁合金激光-MIG (Metal inert gas) 复合焊接工艺稳定性和焊缝成形的影响规律.结果表明:实现最大激光-电弧协同效应的最优热源间距为3 mm;复合焊接熔深决定于激光功率;MIG电弧电流对焊缝宽度有显著影响,但是对焊接熔深影响有限;在优化的工艺参数下,激光-MIG复合焊接能够有效消除镁合金激光焊缝中存在的表面成形缺陷,焊接速度提高50%;与MIG焊接相比,复合焊接熔深提高近10倍,电弧燃烧和熔滴过渡稳定性大幅度提高;因而激光-MIG复合焊接是镁合金焊接的一种有效方法.     

回火温度对500MPa级海洋平台钢组织性能的影响

对γ＋α两相区淬火后的试验钢板进行300～600℃的回火处理,研究了回火温度对F500级海洋平台用钢组织及性能的影响。结果表明,400℃×1 h回火试样拉伸过程中出现屈服平台,并且回火温度越高不连续屈服现象越明显;回火中,马氏体板条束合并长大,部分位错发生静态回复,密度降低,多边形铁素体含量增加,基体上有大量20～40 nm富Nb的（Nb,Ti）C析出;500～550℃回火可以获得优良的强韧性能,达到F500级别海洋平台钢的要求。     

海洋平台用D36钢焊接构件振动时效后的组织与性能

海洋平台的焊接结构具有尺寸大、质量大、材料强度高的特点,其残余应力消除是一项十分重要但也十分困难的工作.振动时效技术可以用于海洋平台焊接结构的残余应力消除,但目前关于振动时效对海洋平台焊接结构、焊缝内部组织和疲劳性能等方面影响的研究还很少.本文选取了D36低合金高强钢的焊接构件作为研究对象,对比研究了在振动时效前后焊接构件的内应力、疲劳性能和微观组织的变化.试验结果表明,振动时效可以显著降低焊接构件的内部残余应力,同时并不会降低其疲劳性能,甚至能提高构件疲劳性能的稳定性.焊接构件的金相组织在振动前后不会发生变化,但在透射电镜下观察可以发现,构件内部的位错增多.这些研究成果为振动时效技术在海洋平台焊接结构的应用提供了新的理论基础.     

海洋平台用钢D36超大厚度焊接接头CTOD试验

依据英国标准BS7448断裂韧度试验标准(ISO/TC164/SC4-N400)和DNV-OS-C401,采用埋弧焊和CO2气体保护焊工艺对国产钢板板厚为80 mm的海洋石油平台导管架对接接头试样进行了低温裂纹尖端张开位移(CTOD)试验.测试了零度下该工艺的焊缝和热影响区的CTOD断裂韧度,探讨了这种大厚板焊接接头在埋弧焊和CO2气体保护焊工艺下免除焊后热处理的可能性,为海洋平台施工建造提供科学依据.