钢结构厚板对接焊缝的低温断裂韧性试验

随着钢板厚度的增加,焊接难度加大,且存在焊接裂纹缺陷的可能性也增大.为防止钢结构厚板焊接接头的脆性断裂,采用三点弯曲试样,以裂纹尖端张开位移(CTOD)为指标,对厚度为150mm的Q345B钢板对接焊缝低温下的断裂韧性进行试验研究. 分析了焊缝金属和热影响区断裂韧性CTOD值δm随温度的变化关系,并用Boltzmann函数对断裂韧性-温度曲线进行拟合,结合试样断口的扫描电镜图分析了断裂的微观机理. 试验结果表明:焊缝金属和热影响区的CTOD值δm随温度的降低而降低,从20 ℃~-60 ℃,降幅分别达78％和91％;热影响区CTOD值δm比焊缝金属和母材均要小. 试验积累了厚板对接焊缝的断裂韧性数据,为低温地区钢结构厚板对接焊缝脆性断裂的预防提供了技术基础.     

S30408焊接接头低温力学性能试验

为了研究国产奥氏体不锈钢S30408在低温下的力学性能变化规律,通过-196~20℃下的低温拉伸试验和冲击试验,获得S30408焊接接头与母材的低温拉伸性能和冲击性能数据.试验结果表明：焊接接头与母材的屈服强度和抗拉强度随温度降低呈现明显的增加趋势,低温强化效应显著;夏比冲击吸收能量和侧膨胀值则随温度降低呈现下降趋势;焊缝处铁素体含量最高,冲击韧性最差,且焊缝处冲击韧性的降低与其本身在低温下抵抗裂纹扩展能力的降低有关;铁素体分布的不均匀性致使焊接接头存在微观力学性能的差异,对接头处变形产生塑性拘束,削弱了焊接接头的承载能力.     

高温环境下对接焊缝的力学性能试验研究

焊接接头的力学性能是评定焊接工艺质量的重要指标。针对目前火灾高温环境下船体钢结构焊缝力学性能研究的不足,本文采用Q345B母材和E5015焊材(Q345B-E5015)对接焊缝20℃～800℃下的稳态拉伸试验研究方法,分析了高温下对接焊缝的力学性能。根据试验结果,分析了不同温度影响下试件的破坏模式,并开展了热影响区和焊缝的金相组织观察;根据不同温度下试件的应力-应变关系,分析了焊缝抗拉强度、弹性模量、抗拉极限及延展性等力学性能参数,获得了不同温度下相关参数的折减系数。与相关规范的对比分析表明:现行规范推荐的基于均质金属材料的折减系数对于Q345B-E5015焊缝是不完全适用的,尤其500℃左右及以上温度段,一些规范的取值偏于危险。试验获得的相关参数及其折减系数可用于船体对接焊缝的抗火设计和火灾下结构安全性的评估。     

建筑钢结构熔透对接焊缝缺陷对焊缝抗拉承载力影响的研究

超声波探伤计算建筑钢结构熔透对接焊缝的缺陷率,对含有不同位置缺陷及缺陷率的焊缝进行拉力试验,用缺陷率-焊缝强度关系图分析焊缝抗拉承载力达到:母材强度,GB50017-2003一、二、三级熔透对接焊缝设计值,母材屈服强度标准值时,建筑钢结构熔透对接焊缝可允许存在的体积性缺陷率限值.研究结果表明:存在于熔透对接焊缝中部的缺...     

激光焊接650MPa相变诱发塑性钢的组织与性能

采用固体Nd:YAG激光器焊接拉伸强度级别为650MPa、厚度为1.2mm的相变诱发塑性钢(TRIP)薄板,利用光学显微镜和电子显微镜研究了其不同焊接速度下对接焊缝的形貌和组织特点。测试了接头的硬度和抗拉强度,借助杯凸试验对比研究了激光焊接接头和母材的成形能力,并分析了焊接速度对接头组织、性能的影响。研究表明:TRIP钢的相组成主要是大量铁素体、贝氏体和少量的残余奥氏体;激光焊缝金属则主要由马氏体构成。焊缝金属或焊接热影响区的近缝区具有最高的硬度。焊缝金属的屈服强度和抗拉强度在垂直于焊缝方向与母材基本相同,但在平行于焊缝方向明显高于母材。与母材相比,激光焊接TRIP钢薄板的冲压成型能力明显下降。     

铝/钢异种金属焊接接头组织与性能

采用冷金属过渡(Cold Metal Transfer,CMT)熔钎焊方法对6061铝合金和Q235镀锌钢进行对接焊接,采用金相显微镜、显微硬度计对焊接接头微观组织和硬度进行观察.结果表明:CMT技术可获得成形良好的铝/钢接头.随着焊接速度的降低,焊缝宽度增大;焊缝区为等轴晶和树枝晶组织,熔合区为柱状晶组织.硬度测试表明:接头的维氏硬度(HV)比母材低,过渡区硬度最高,为180,焊缝硬度较低,约为80,钢侧热影响区硬度为152,熔化区存在一定的软化.拉伸试验表明:试样在拉伸过程中发生明显的塑性变形,接头抗拉强度为134 MPa,为铝合金母材的72%.     

Ni对金属粉芯型焊丝接头性能的影响

为了制备WQ960高强钢焊接所需的药芯焊丝,自行研制了Mn-Mo-Cr系金属粉芯型药芯焊丝,并在药芯中添加Ni粉来改善焊接接头的冲击韧性.利用拉伸试验、硬度试验和冲击试验等测试方法研究了Ni元素对焊接接头力学性能的影响.结合组织观察和化学成分分析方法,从组织结构的角度对Ni元素的影响机理进行了合理解释.结果表明,随着焊缝中Ni含量的增加,焊接接头的抗拉强度增大,但伸长率减小.当温度为-60~25℃时,焊缝冲击功呈现先增大后降低的趋势.随着Ni含量的增加,焊缝及热影响区硬度增大,焊缝最高硬度值为329. 5 HV,热影响区软化现象有所缓解.焊缝金属中加入适量的Ni元素具有提高焊接接头冲击功的作用,且最佳Ni含量为1. 22%.     

TA2钛合金熔丝钨极氩弧焊接头的组织性能

采用熔丝钨极氩弧焊方法应用于钛合金焊接领域,对优化工艺参数下的焊接接头进行显微组织分析和力学性能试验。结果表明,熔丝钨极氩弧焊方法可实现5mm厚TA2板材单面焊双面成形,焊接接头内部无焊接缺陷,焊缝区显微组织由粗大的锯齿状晶粒组成使焊缝中心位置冲击功降低,拉伸试验断裂位置为热影响区,其断口为韧性断裂,焊缝中心维氏硬度高于母材,接头具有较好的塑性和韧性。     

油气输送高频焊管焊接接头组织结构与性能分析

本课题应用ＴＥＭ观察和微型剪切实验技术，研究了两种常用油气输送高频焊管焊接接头和母材组织结构及机械性能的特点。试验结果表明：（１）强度在焊缝熔合区最高，热影响区次之，母材处最低；（２）母材的冲击韧性和断裂韧性高于焊缝熔合区；（３）焊接接头与母材的位错组态有很大差别，前者位错密度远高于后者。最后，本文根据高频焊接工艺特点，从理论上阐述了焊接接头高密度位错产生的原因，以及它对焊接接头机械性能的影响。     

基于高炉焊接制造的BB503钢板焊接工艺研究

根据高炉炉壳生产实际,分别使用气电立焊和埋弧自动横焊两种焊接工艺对50 mm厚的BB503型炉壳用钢板进行焊接,对焊缝进行外观检查、无损探伤,对焊接接头进行拉伸、侧弯、冲击、硬度等性能测试,并对焊接热影响区的显微组织进行了观察和分析。结果表明,BB503炉壳用钢的气电立焊和埋弧自动横焊焊接接头抗拉强度和冲击吸收功均大于母材,具有优良的综合力学性能;焊缝区及热影响区的显微维氏硬度分布和热影响区的组织均匀性均显著优于传统的CO2气体保护焊和手工电弧焊接头。气电立焊和埋弧自动横焊工艺可以替代CO2气体保护焊和手工电弧焊工艺用于高炉炉壳焊接制造。     

X70管线钢焊接接头组织及其海水腐蚀规律

对X70管线钢现场实际焊接工艺下的焊接接头,采用显微镜、电化学方法及失重法等方法和手段对母材、焊缝、热影响区进行了显微组织分析和在海水中的极化曲线、腐蚀速率的测试,研究焊接接头在模拟海水环境中的腐蚀性能.研究表明,X70管线钢焊接接头各区域组织不均匀,实验室模拟海水环境下的电化学行为、腐蚀速率存在明显差异;在海水腐蚀过程中腐蚀电位和腐蚀速率会发生变化,热影响区(HAZ)与母材及焊缝形成电偶腐蚀,接头腐蚀以点蚀为主.     

钢结构厚板力学性能的低温试验研究

厚板钢材在高层建筑和大跨结构中得到了广泛应用,然而厚度的增加会引起钢板力学性能的变化,特别是厚度方向的性能。采用圆棒拉伸试样,对厚度为60～150mm的建筑结构用厚板Q345B进行了低温力学性能试验,试样分为垂直轧制方向的横向试样和贯穿厚度方向的Z向试样。试验获得了4种厚度钢板的屈服强度fy、抗拉强度fu和断面收缩率函等指标及其随温度和取样位置的变化关系,并测得4种厚度钢板Z向性能的相应指标。试验结果表明,随温度的降低,厚板的屈服强度和抗拉强度增大而断面收缩率减小;由钢板表面至中心,横向试样的断面收缩率呈下降趋势;随钢板厚度的增加,Z向试样的断面收缩率逐渐减小,且小于横向试样的断面收缩率。     

钛合金激光焊接焊缝高温蠕变性能研究

本文从钛合金激光焊接焊缝的金相显微组织以及焊缝端口的形态特征入手研究钛合金激光焊接接头的室温及高温蠕变性能。研究结果表明,母材组织为单一β相柱状晶组织,当沿着柱状晶的方向进行拉伸时,其强度要高于母材,但塑性与冲击韧性都有所下降、,因此,绝大多数的断裂将发生在母材的某一个位置,只有个别的试样其断裂发生在焊缝处。高温蠕变拉伸时,此时,焊缝的显微组织已经发生变化,即常温状态的柱状晶消失,阻碍裂纹扩展的能力减弱,断裂均发生在焊缝部位。     

单双丝埋弧焊工艺及接头性能比较分析

以生产中常用的16Mn钢材料为焊接母材,采用单丝交流、单丝直流埋弧焊和双丝埋弧焊工艺方法制备焊件.对不同工艺方法得到的焊接接头进行了拉伸试验,焊缝金属和焊接热影响区金属的室温冲击试验,观察了焊缝金属的显微组织,用扫描电子显微镜观察了冲击断口形貌,根据试验数据计算了不同工艺方法下的熔敷速度.比较分析结果表明:双丝埋弧焊工艺下的熔敷速度比单丝交流、单丝直流埋弧焊工艺下的熔敷速度分别提高了108%和64%,焊接速度分别提高了59%和67%,焊接工艺稳定性好,焊缝成形美观.三种工艺方法下得到的焊接接头抗拉强度和屈服强度无明显区别.单丝埋弧焊时焊缝金属的室温冲击韧度值比双丝埋弧焊时的高,单丝交流埋弧焊时焊接热影响区金属的冲击韧度值最高.     

基于数字图像相关法的A7N01-T4铝合金焊接接头循环变形行为实验研究

为研究A7N01铝合金MIG焊焊接接头单轴拉伸性能和循环变形特征,采用数字图像相关方法(DIC)分析A7N01铝合金焊接接头在单调拉伸和循环加载下的应变场分布,结合焊接接头显微硬度获取焊接接头整体、焊缝、热影响区和母材的平均应力-应变曲线。实验结果表明:焊接接头母材在单调拉伸和循环变形中一直处于弹性变形,焊接接头整体的塑性变形由焊缝和热影响区主导,体现出循环稳定特征和棘轮安定状态,焊接接头的棘轮应变值依赖于当前的应力水平和加载历史。     

钢结构厂房横梁开裂分析与修复

针对钢结构厂房横梁翼板与端板之间热影响区开裂,用光学显微镜观察母材、焊缝、热影响区显微组织,用直读光谱仪对钢板、焊丝、焊缝的成分进行了分析。证明了横梁开裂是因为翼板中存在带状组织和夹杂物,由于焊接线能量过大导致焊接热影响区出现魏氏组织和翼板中的夹杂物进入焊缝,在焊接应力的作用下产生了开裂。并通过改进工艺和结构解决了开裂问题。     

钢结构厂房横梁开裂分析与修复

针对钢结构厂房横梁翼板与端板之间热影响区开裂,用光学显微镜观察母材、焊缝、热影响区显微组织,用直读光谱仪对钢板、焊丝、焊缝的成分进行了分析.证明了横梁开裂是因为翼板中存在带状组织和夹杂物,由于焊接线能量过大导致焊接热影响区出现魏氏组织和翼板中的夹杂物进入焊缝,在焊接应力的作用下产生了开裂.并通过改进工艺和结构解决了开裂问题.     

6005铝合金搭接接头组织及疲劳性能研究

采用熔化极惰性气体保护(MIG)焊对6005铝合金进行搭接焊接试验.对焊接接头进行微观组织观察和显微硬度测试,结果显示,熔合区出现联生结晶特点,焊缝中心以等轴晶为主,热影响区(HAZ)晶粒发生严重粗化,焊缝区的维氏硬度(HV)为64.5,母材区为89.6,接头出现明显软化区.在疲劳性能测试中焊接接头疲劳强度只有母材的2...     

结构钢厚板低温冲击韧性试验研究

随着结构钢厚板厚度的增大,其韧性性能会变差,特别是在低温环境中更加明显,针对该问题进行了钢厚板冲击韧性的深入研究.对60～150 mm厚的钢板进行了低温下的冲击韧性试验,并且利用Boltzmann函数对试验结果进行拟合分析,得到不同试验条件下的韧脆转变温度及其变化规律.结果显示:钢厚板的冲击韧性随温度降低,板厚增大以及沿板厚度方向由表面到中心的位置变化而降低;结构钢厚板脆性特征明显,要引起足够重视.     

应变强化奥氏体不锈钢焊接接头冲击试验研究

为了研究9%应变强化工艺对焊接接头冲击性能的影响,给应变强化奥氏体不锈钢焊接接头冲击试验指标的制定提供依据,以奥氏体不锈钢S30408为研究材料,对9%应变强化前、后焊接接头焊缝区和热影响区的标准尺寸和5mm厚小尺寸夏比V型缺口试样进行-196℃低温冲击试验.研究结果表明:9%应变强化对冲击功与侧向膨胀量在统计学上无影响;试样的冲击功与侧向膨胀量均保持线性关系,且线性关系在应变强化前、后在统计学上无明显差异;除焊缝区标准试样外,其余试样在冲击功满足指标要求时,对应的侧向膨胀量也能满足指标要求;应变强化前、后小尺寸试样冲击功与标准尺寸试样冲击功比值在焊缝区内均大于0.5,在热影响区内均等于0.5.