高功率激光深熔焊及其在不锈钢焊管生产中应用的障碍(一)——ф630mm连续不锈钢焊管机组焊接方法研究

分析了CO2激光焊的熔深及稳定性实现的三个重要机理性问题:激光束能量怎样稳定地传输给焊接熔池;激光束在焊件上形成熔孔后其周围熔池金属怎样稳定地流动而形成稳定的焊缝;激光束激发的熔孔(小孔)内金属等离子羽团的影响怎样控制。分析了焊缝及热影响区狭窄对激光焊推广应用的影响,介绍了LBW+GMAW组合焊接时两者的间距对熔滴过渡稳定性的影响。列举了高功率激光深熔焊在生产应用中的几个实例,指出了激光深熔焊研究的新动向。     

高功率激光深熔焊及其在不锈钢焊管生产中应用的障碍(二)

分析了CO₂激光焊的熔深及稳定性实现的三个重要机理性问题:激光束能量怎样稳定地传输给焊接熔池;激光束在焊件上形成熔孔后其周围熔池金属怎样稳定地流动而形成稳定的焊缝;激光束激发的熔孔（小孔）内金属等离子羽团的影响怎样控制。分析了焊缝及热影响区狭窄对激光焊推广应用的影响,介绍了LBW+GMAW组合焊接时两者的间距对熔滴过渡稳定性的影响。列举了高功率激光深熔焊在生产应用中的几个实例并指出了激光深熔焊研究的新动向。     

激光束与填充金属之间的相互作用

扩大激光束焊接（ＬＢＷ）运用范围的一个方法是使用填充金属连接根部间隙或控制焊缝化学成分，使用填充金属也可以用最高的激光输出功率来提高焊件的厚度从而减少激光设备的相对投资。在使用填充金属进行激光束焊接的研究领域内，人们目前研究的方向主要集中在填充金属对焊接金属成分的影响。在激光束焊接中使用填充金属改变了焊接工艺，即在工艺中多增加了一个元素——一根冷的金属焊丝。本文探讨了激光—填充金属之间的相互作用，特别是填充金属的光束反射。往聚焦成锥形的ＣＯ２激光束中加入焊丝引起激光束反射，反射的形式和强度取决于焊丝的输送速度和激光功率，５７％以上的输入激光功率可能被反射了，反射的区域和方向是非常重要的，因为它能加热并熔化熔池底部或边缘的未熔金属，从而影响合适的焊接参数。聚焦镜片对反射也有影响。     

2205双相不锈钢激光焊接工艺参数对焊缝成形的影响

对5 mm厚2205双相不锈钢钢板进行了激光焊接试验,通过改变激光功率、焊接速度和离焦量,观察不同工艺参数下焊缝形貌、熔宽、熔深的变化情况,研究了激光焊接工艺参数对2205双相不锈钢焊缝成形的影响。结果表明,随着激光焊接功率的增加,焊缝熔深和熔宽逐渐增加,在大功率时出现"沙漏状"焊缝;焊接速度增加,热输入降低使熔宽和熔深逐渐减小;合理离焦量影响焊缝热输入,决定焊缝成形效果。     

外焊坡口角度对X80级螺旋埋弧焊管焊缝质量的影响

试验分析了不同外焊坡口角度对X80钢级18.4 mm壁厚埋弧焊钢管焊缝质量的影响。在其他焊接条件不变的情况下,仅对外焊坡口角度变化进行焊接试验,并对焊缝进行外观、无损和冲击性能试验,以寻求外焊坡口角度与埋弧焊管焊缝外观质量、焊缝熔深和力学性能间的关系。试验表明,随着外焊坡口角度的增加,外焊缝高度明显降低,熔深明显增加,焊缝冲击韧性略有提高,热影响区冲击韧性有所下降。     

不锈钢GTAW焊管生产中焊缝熔透易变性及其控制对策

在国内外不锈钢自动GTAW／TIG焊接生产、特别是连续焊管生产中，同一种牌号不锈钢只因产地或炉号不同，焊缝的熔深或熔透性会有显著差异的现象已使相关的研究者困扰了30余年。本文根据熔池动力学的研究成果分析产生这种熔深易变性的原因，指出了生产中有效控制这种易变性的对策。     

基于参数匹配分析法的全自动焊接技术管理研究

国内长输管道的快速建设推动了全自动焊接技术的发展。全自动焊接设备与参数的稳定性对焊层尺寸、焊接合格率影响较大，是全自动焊接技术的管理重点。对全自动焊接参数与焊层厚度进行测量与分析，结果表明：焊接参数的匹配性是影响焊层厚度与稳定性的重要因素。焊接速度与送丝速度两个参数的相对变化情况对熔池内熔化金属量具有较大影响，会导致焊接厚度的变化。通过匹配焊接线能量与单位长度焊接面积，单位焊接体积能量更为稳定，焊丝金属在熔池内与母材金属能够良好熔合，从而保证焊缝质量合格。焊接参数的平稳性有利于焊层厚度更为均匀，实现薄层多道焊。全自动焊接标准化管理为全面开展长输管道全自动焊接的推广应用提供了管理思路。     

焊接熔池的振荡和焊缝成形的自适应控制

昵反热和力作用下的焊接熔池总存在着振荡模式与熔池的几何形状、特别是焊接熔池的熔透与否紧密相关。而熔池振荡频率则是振荡模式和焊缝熔透量的一个特征相关量。因此,实时检测熔池荡模式和焊缝熔透量的一个特征相关量。因此,实时检测熔池振荡频率就可以获得熔池深度,即焊缝熔深的相关信息。团结怎样检测熔池振荡频率和确立频率与熔深的相关性。国外已经经历了１５年以上的研究历程,一种焊缝成形自适应控制新思路正在日趋成熟。     

316L不锈钢电子束锁底焊接接头成形及显微组织

针对激光焊对316L不锈钢进行锁底焊接时,焊缝出现气孔,裂纹等缺陷的问题,采用电子束焊接的方法对316L不锈钢进行锁底焊接,并对其焊接接头焊缝成形及显微组织进行了研究。研究结果表明,当焊接速度一定时,316L不锈钢随着焊接电流的增大,焊缝熔深变化不大,余高和熔宽都逐渐增大,焊缝深宽比由3.48减小至3.01;当电子束流一定时,随着焊接速度的增大,焊缝余高先增大后基本不变,熔深和熔宽都逐渐减小,焊缝深宽比由3.03增大至3.38。典型焊接接头组织主要为铁素体-奥氏体组织,且随着焊缝深度的增加,晶粒逐渐细化。焊缝边缘主要由密排的柱状枝晶、少量等轴晶组成;焊缝中心区域由细小的等轴晶、少量柱状枝晶组成;焊缝底部主要由呈片状细小的等轴晶组成。     

螺旋埋弧焊管预精焊预焊气孔成因及解决措施

为了解决螺旋埋弧焊管预焊焊缝气孔缺陷,提高精焊埋弧焊缝质量,通过对预焊气孔产生原因和焊接工艺进行分析,提出了预焊焊缝气孔的预防措施。结果表明,预焊焊缝出现气孔的主要原因是空气混入保护气体以及坡口两侧存在铁锈;在熔池凝固过程中,在焊缝表面和内部产生气孔,最终在预焊焊缝成形后形成气孔缺陷。在钢管预焊焊接时采用高Si/Mn元素焊丝、控制保护气体比例及流量、严格执行合缝间隙和坡口清洁等措施均可避免预焊焊缝气孔的产生,从而提高焊管质量。     

螺旋埋弧焊管超高速预焊工艺研究

在两步法(预精焊法)制造螺旋埋弧焊管生产过程中,预焊质量对精焊及焊管成品质量的影响较大。为了提高预焊焊接质量,设计了超高速CO2气体保护的预焊工艺,调整分析了螺旋埋弧焊管超高速预焊时的电弧形态、熔滴过渡形式,阐明了飞溅物产生和驼峰焊道的形成过程。通过系列试验研究了不同焊接工艺参数对飞溅物产生和焊缝成形的影响规律。研究结果表明,大电流、低电压、保护气体的氧化性、合适的坡口形状和焊接位置都能促进粗丝高速CO2气体保护焊获得稳定的焊接过程。同时,通过焊接试验得到了超高焊速下无有害飞溅物和焊缝成形良好的工艺参数,对指导实际生产具有重要意义。     

工艺参数对低碳钢A-TIG焊缝成形的影响

研究了4 mm厚低碳钢钢板在不同工艺参数下A－TIG焊与TIG焊的焊缝成形规律。研究表明:焊接电流大小对焊缝及HAZ的大小及形状有很大的影响,随着电流的增大,熔深及焊缝表面的熔宽都增大,但在相同电流下,A－TIG焊的熔深比TIG焊大,表面熔宽比TIG焊窄;随着电流的增大,HAZ的形貌有明显变化,随着电流的增大,添加活性剂后的A-TIG焊焊缝熔深增大的效果也越来越明显。     

厚壁双相不锈钢焊管的焊接方法和相平衡控制

双相不锈钢焊管在海洋油气及工程中应用正在日渐增多,为适应耐海洋油气腐蚀要求,钢种也在增加并向经济型延伸,壁厚已增至12~40 mm。通过对厚壁双相不锈钢焊管的焊接方法、焊接参数以及焊缝力学性能的讨论,指出壁厚8 mm以上的双相不锈钢焊管只能采用多道多层焊,GTAW/PAW或者GTAW/PAW+SAW多道焊都是实用选择,为减少填充焊层次数目,宜采用不对称U形或双角度坡口设计;为了确保焊缝金属相平衡和耐腐蚀性,单道焊缝的热输入及层间温度应有更严格控制;填充金属选择则应考虑供货状态。     

A-TIG焊表面活性剂对15MnVR钢的影响

A-TIG焊是在普通TIG焊之前母材的焊接区表面涂敷一层很薄的某种物质成分活性剂,在其它条件不变的情况下,可使熔深大幅度提高,从而使焊接效率提高。通过试验研究了单一成分表面活性剂对容器用钢15MnVR钢TIG焊的影响,其中SiO2做为活性剂对熔深增加的影响最显著。用SiO2作为活性剂对15MnVR钢A-TIG焊焊缝的化学成分、接头力学性能、焊缝显微组织及焊接质量进行研究,发现熔深增加为2.2倍,表面堆焊可焊11mm深,表面成型良好,无内部缺陷。     

625合金脉冲激光焊接工艺试验研究

625合金是固溶强化型镍基高温合金,采用Nd-YAG脉冲激光焊接方法对625合金试板进行对接焊焊接工艺试验研究,运用正交试验方法,考察了不同焊接工艺参数(包括电流百分比、脉宽、焊接速度、频率、离焦量和侧吹气量)下625合金试板激光焊接的试验指标(焊缝熔深、焊缝表面宽度和焊接接头收缩量)变化,并对试验数据进行了极差分析,获得了各个因素对试验指标的影响程度,得到了625合金激光对接焊的最佳工艺参数。     

热丝在窄间隙焊接中的研究现状

窄间隙焊接技术具有焊缝金属填充量少、焊缝金属和热影响区的组织明显细化,焊接变形及残余应力小等优点,但其在工业使用阶段仍旧存在不足。针对由于设备功率限制,导致的窄间隙焊接技术的焊接热敷效率及熔深不能满足现代工业生产需求的问题,指出了热丝焊接技术和窄间隙焊接技术相结合可以有效的弥补窄间隙焊接技术中存在的不足,同时分析了热丝窄间隙焊接技术在弧焊和激光焊中的研究现状,并指出该技术在这两种焊接中的优越性,为进一步研究和工业化应用提供了引导。     

直缝埋弧焊管焊缝CO气孔产生的原因

针对直缝埋弧焊管生产过程中焊缝产生CO气孔的原因进行了分析,得出直缝埋弧焊管生产过程中产生CO气孔的工艺原因是焊接电流小而焊缝熔深大的结论。并针对CO气孔产生的原因在焊接工艺方面提出了相应的改进措施:在电流较小时更换细焊丝;增大一丝电流;减小预焊合缝钝边间隙;改变坡口尺寸;提高预焊缝焊接质量;降低焊速。在钢管生产过程中采用以上措施后,有气孔缺陷钢管的比例从生产初期的40%降到2%以下,钢管的生产效率提高50%以上。     

连续管激光焊对接接头组织性能分析

目前连续管管—管对接焊多采用氩弧焊工艺,但存在稳定性及可靠性不足的问题。鉴于激光焊热影响区小、不需要填充金属等优点,笔者拟对连续管进行激光焊焊接,并对环焊缝的接头组织性能进行分析,以探索激光焊技术用于连续管对接焊的可行性。实验结果表明,由于功率较小、焊接速度慢导致环缝的软化区出现在不完全相变区、回火区,尚需要进一步优化调整焊接工艺。     

螺旋埋弧焊管焊缝形状的计算机控制

为进一步改进埋弧焊焊缝形状及提高焊接质量,分析了影响埋弧焊焊缝形状控制的五个工艺措施,建立了焊缝形状曲线的数学模型,利用VB语言编制描述焊缝形状的模块,对焊缝形状分段描述并得到描述的拟合方程,再建立焊缝形状评价系统,对拟合效果及焊缝形状进行评价,最后利用数据库系统和专家系统,进行焊接参数优化,选出最合理、最理想的焊接方案,最终实现焊缝形状的改进和焊接质量的提高。焊缝形状控制数据库系统和专家系统还可用于现场埋弧焊焊接工艺的优化。     

导弹壳体搭接焊缝的熔深适应控制技术研究

本文讨论一种适用于舰对空导弹壳体脉冲ＧＴＡ搭接焊缝的熔深适应控制技术的研究结果，该控制系统采用光纤光电传感器检测焊接过程中焊缝的实时熔池深度，并据此调节脉冲焊接电流宽度，产品焊接试验表明它可以使搭接焊缝熔深控制在产品设计要求的范围之内，文中还提出了进一步提高熔深控制精度的途径。