高速列车用富氩混合气体保护焊丝的研制

通过试验分析了富氩混合气体保护焊条件下焊丝中各元素含量对焊丝及焊缝金属性能的影响.结果表明:随着焊丝中C,Si,Mn含量的增加,焊丝及焊缝金属的强度均提高,焊缝金属的伸长率和冲击吸收功降低.考虑焊丝的制造工艺、使用性能以及CRH5高速列车转向架对焊接接头服役性能的要求,通过调整焊丝成分得到了符合CRH5高速列车使用要求的焊接接头性能.     

热处理工艺对含Nb焊缝金属组织与力学性能的影响

采用含Nb及不含Nb两种焊丝对高速列车转向架用S355J2G3钢板进行焊接,分析了焊态下接头各区域的性能差别,研究了合金元素Nb和焊后热处理制度对焊缝金属组织和性能的影响.结果表明:焊缝金属的韧性是焊接接头性能的薄弱环节.焊态下Nb的加入提高了焊缝金属的强度,但对塑性和韧性无明显影响.经去应力退火后,不含Nb焊缝金属的强度降低,延伸率和冲击功升高,而含Nb焊缝金属的强度升高,延伸率和冲击功降低,退火后含Nb焊缝金属中NbC颗粒析出是影响焊缝金属组织和性能的主要因素.在焊后正火处理条件下,随着正火温度的升高,不含Nb焊缝金属的组织和性能均无明显变化,而含Nb焊缝金属的强度明显升高,延伸率和冲击功显著降低.严格控制正火温度是含Nb焊缝金属获得高强韧性的关键.含Nb焊缝中魏氏组织的含量随正火温度的升高而明显增多.电镜观察表明,经920℃正火处理后,焊缝中的NbC颗粒尺寸大于退火态焊缝金属中的NbC相,而在1200℃正火处理后NbC颗粒溶解消失.     

E551T1-K2低温高韧性全位置药芯焊丝的研制

为了满足焊接接头低温高韧性的要求,研制了一种E551T1-K2型低温高韧性全位置药芯焊丝,并对其焊接工艺性能、焊缝金属显微组织和力学性能进行了研究。结果表明:该药芯焊丝具有优良的全位置焊接工艺性能,焊缝成形美观、易脱渣、飞溅小、电弧稳定等;焊缝金属中心区域显微组织重熔细化,均匀分布着大量针状铁素体,有效提高了焊缝金属的力学性能。焊缝金属的抗拉强度达到620 MPa、屈服强度560 MPa,断后延伸率28%,-60℃低温冲击吸收功83 J,该药芯焊丝满足AWS A5.29 E81T1-K2C标准的要求,能够应用于重要的低温结构焊接。     

焊丝成分对耐候钢焊接飞溅及焊缝组织和性能的影响

针对目前采用现有的焊接材料和焊接工艺在耐候钢MAG焊中出现的焊接飞溅大、焊丝熔敷效率低、电弧稳定性差、焊缝表面成形不良等问题,对比研究了自制超低碳耐候钢焊丝与商用CHW-55CNH耐候钢焊丝的飞溅率大小,并分析了两种焊丝熔敷金属的组织和性能。结果表明,超低碳耐候钢焊丝的焊接飞溅率比CHW-55CNH焊丝降低了78.8%。超低碳焊丝熔敷金属中针状铁素体组织的数量明显增加,而先共析铁素体和侧板条铁素体数量减少,且熔敷金属的晶粒尺寸更加细小、均匀。超低碳焊丝熔敷金属的抗拉强度为640 MPa,室温下冲击吸收功为163 J。而耐候钢焊丝CHW-55CNH抗拉强度为637 MPa,室温下冲击吸收功为173 J,两种焊丝熔敷金属的强韧性能相当。     

S355J2W钢焊接接头的组织和力学性能

S355J2W低合金钢是高速列车转向架构架所用材料之一。针对国产S355J2W低合金钢焊接接头,通过拉伸、弯曲、冲击、硬度、金相和扫描电镜等试验方法研究其力学性能和显微组织。结果表明:采用JM55-Ⅱ焊丝对S355J2W钢进行焊接,焊接接头具有良好的力学性能,其制定的焊接工艺切实可行。     

焊后退火工艺对高速列车转向架焊接接头组织和性能的影响

采用富氩基C02焊工艺对高速列车转向架用低合金控轧钢板(S355J2W)进行了焊接,分析了焊后退火工艺对焊缝金属微观组织、焊接接头冲击性能及弯曲性能的影响.结果表明:合适的退火工艺可消除焊接接头残余应力,提高接头热影响区及焊缝金属的冲击性能,改善接头弯曲性能,但对焊缝金属的微观组织无明显影响.     

Q345C钢MAG焊接头低温韧性研究

针对高速列车转向架服役气候条件及对焊接接头低温韧性严格要求,采用夏比缺口冲击试验方法在不同温度条件下测试了Q345C钢母材试样及其MAG焊接头焊缝区试样的冲击功,观察了冲击试样在不同温度条件下的断口形貌,测定了各个试样的纤维断面率,得到了冲击功、纤维断面率随温度变化的关系曲线,确定了Q345C钢MAG焊接头的韧脆转变温度。试验结果表明,焊缝在-40℃时冲击吸收功可达71 J;焊缝韧脆转变温度ETT50为-41.16℃,FATT50为-37.34℃;Q345C钢MAG焊接头具有良好的低温韧性,可以很好地满足设计需求。     

X90、X100管线钢用高速焊剂的研究及应用

介绍管线钢用高速焊剂CHF105GX的成分设计、焊缝金属合金系统分析、高速焊工艺特性等,通过成分控制、碱度调整及选择合适的焊接规范,与X90、X100专用配套管线钢焊丝配合,进行了双丝、三丝埋弧焊接试验,并在相应钢管厂进行工艺评定试验。结果表明:采用双丝和三丝埋弧焊接时,在160 cm/min和180 cm/min焊接速度条件下,其焊接工艺性能优良,焊缝表面光洁、焊缝与母材过渡平滑、焊缝无咬边及压坑等缺陷;焊接后进行性能检测,其焊缝金属力学性能良好,-10℃冲击功在100 J以上,-20℃冲击功平均值在90 J以上,焊缝质量、弯曲、硬度等指标满足同等级别及API 5L管线钢高强度高韧性的标准要求。     

母材及焊丝对转向架用耐候钢焊接接头性能的影响

以高速列车转向架用耐候钢S355J2W与SMA490BW为母材,匹配G424M21Z焊丝与CHW-55CNH焊丝得到三种焊接接头。观察三种接头的显微组织,并比较三种接头的力学性能和腐蚀性能。结果显示,三种接头的焊缝区显微组织均由先共析铁素体、针状铁素体、粒状贝氏体以及珠光体组成,过热区组织粗大出现魏氏组织,正火区组织细小均匀。S355J2W母材匹配两种焊丝所得接头的拉伸断裂强度接近,且断裂位置均位于母材,而SMA490BW母材匹配CHW-55CNH焊丝所得接头拉伸断裂位置位于焊缝,且其拉伸强度明显高于另外两种接头。SMA490BW母材的腐蚀速率低于S355J2W母材。以S355J2W为母材匹配两种焊丝所得的两种接头腐蚀速率接近。以CHW-55CNH为焊丝匹配SMA490BW母材的接头低于匹配S355J2W母材所得接头。母材是影响接头耐蚀性的主要因素,而焊丝对接头的耐蚀性的影响小于母材。     

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。     

球罐自动焊用焊丝试验

通过焊接工艺性能试验、焊接工艺评定试验、斜Y型坡口焊接裂纹试验、系列低温冲击试验、焊接线能量选择试验及落锤试验,研究GCR-81Ni1MP焊丝的焊接工艺性能、焊接接头和熔敷金属的力学性能以及抗裂性能,不同焊接线能量对-20℃时该焊丝焊缝和热影响区冲击韧性的影响,测定了焊缝的韧脆性转变温度和NDTT。结果表明,GCR-81Ni1MP焊丝焊接工艺性能优良,焊接接头和熔敷金属的力学性能较技术要求有较大的裕量;焊接线能量在56 k J/cm时,焊缝金属的低温韧性仍可满足技术要求,韧脆转变温度低于-37℃,NDTT温度为-55℃;GCR-81Ni1MP焊丝可用于Q370R球罐的全位置自动焊接。     

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.     

SMA490BW耐候钢无镀铜焊丝GMAW接头性能研究

针对高速列车转向架焊接构架用SMA490BW耐候钢板材,分别采用镀铜焊丝和无镀铜焊丝进行GMAW焊接,焊后根据相关标准进行接头的拉伸、弯曲、冲击、疲劳以及周期浸润腐蚀试验与分析。结果表明,与镀铜焊丝焊接接头相比,无镀铜焊丝焊接接头的拉伸强度、冲击吸收功、疲劳强度以及耐大气腐蚀性能也都符合规定的要求。     

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.     

S355J2W+N耐候钢焊接接头的组织和力学性能

S355J2W+N耐候钢是制造高速列车转向架构架的主要钢种,本文通过拉伸、冲击、弯曲、硬度和金相等试验方法对其MAG焊焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用G424G3Si1焊丝对S355J2W+N耐候钢进行焊接时,接头具有良好的抗拉强度、弯曲性能和低温冲击韧性;焊缝组织主要为先共析铁素体,晶内为针状铁素体和珠光体,局部有一定量的粒状贝氏体;热影响区组织主要为先共析铁素体和针状铁素体,同时存在少量的珠光体和贝氏体;母材为铁素体和珠光体。     

核用A508-Ⅲ钢焊接材料的研制及应用

核级压力容器壳体用钢采用A508-Ⅲ钢,该钢有优良的综合力学性能.为了实现压力容器壳体环焊缝的高强度高韧性匹配,研究开发了A508-Ⅲ钢用H09MnNiMOHR埋弧焊丝、SJ16HR烧结焊剂和J557HR焊条,使用该焊接材料得到的熔敷金属具有较好的强韧性;焊接接头拉伸、冲击、落锤和无损检验等试验结果均达到ASME标准和...     

BS960E高强钢激光-电弧复合高速焊接接头组织及性能研究

采用激光-电弧复合技术焊接BS960E高强钢板材,以探索高强度合金钢的焊接接头组织及性能。采用扫描电子显微镜表征焊缝组织及断口形貌,结果显示:采用直径1.2 mm的90G型焊丝焊接,对应的接头组织主要为板条贝氏体,少量马氏体和MA组元,热影响区组织以板条马氏体为主。焊缝接头抗拉强度为1 117.13 MPa,延伸率为11.82%;焊缝冲击吸收功为23 J,冲击断口主要呈现韧窝状形貌,热影响区冲击吸收功为14 J,冲击断口主要以准解理断裂为主。     

耐候钢母材与焊丝匹配对焊接接头应力腐蚀性能的影响

对铁路转向架用S355J2W耐候钢和SMA490BW耐候钢匹配不同焊丝(CHW-55CNH,G424M21Z)焊接得到三种接头。采用光学显微镜、电化学测试和慢应变速率试验等对焊接接头的显微组织、电化学性能以及耐应力腐蚀性能进行了研究。结果表明:S355J2W耐候钢配G424M21Z焊丝接头属于高匹配接头,母材与焊缝的强度差距大,容易在接头部位造成应力集中,具有较大的应力腐蚀倾向,其电化学腐蚀倾向最高;S355J2W耐候钢配CHW-55CNH焊丝接头属于高匹配接头,应力腐蚀倾向较低;SMA490BW耐候钢配CHW-55CNH焊丝接头属于低匹配接头,母材与焊缝区的强度相当,接头处的应力集中较小,其应力腐蚀倾向很低,电化学腐蚀倾向也最低。     

焊丝成分对高速列车转向架焊接接头性能的影响

采用富氩基CO2焊工艺对高速列车转向架用S355J2G3钢板进行焊接,分析了焊丝中C,Mn,Si和Nb元素在焊接过程中的烧损及过渡规律,并研究了焊丝中C,Mn,Si和Nb元素含量变化对焊接接头力学性能的影响.结果表明,在富氩基CO2保护焊工艺中,Mn,Si元素会产生烧损,合理提高焊丝中Mn,Si元素含量,才能获得与母材相匹配的焊接接头性能,C元素的烧损规律与焊丝中各元素的原始含量有关.随着焊丝中C,Si,Mn元素含量的增加,焊缝金属的强度增加,断后伸长率降低.Nb元素的加入会显著提高焊缝金属的强度,但同时会恶化其塑性和韧性,因此应严格控制焊丝中的Nb元素含量.     

双丝埋弧焊工艺及焊接接头性能研究

采用双丝争单丝埋弧焊方法进行焊接试验,比较了双筮和单丝埋孤焊务件下焊丝金属的熔敷率,从焊接接头断面、接头金相组织以及接头力学性能等方面进行了分析.结果表明,采用双丝埋弧焊工艺使焊接效率提高,焊缝熔深增加、熔宽增大,热影响区金属的成分偏析现象减弱,接头性能满足技术要求,但焊缝区有时会产生魏氏组织,使焊缝区金属的冲击韧度降低.