X65管线钢焊接接头的显微组织和低温韧性研究

研究了X65管线钢焊接接头的显微组织和力学性能。试验结果表明，该钢焊接接头焊缝为典型的铁素体和少量的珠光体组织，HAZ（热影响区）含有侧板条铁素体。焊接接头的拉伸试验断裂部位在焊缝。焊接HAZ熔合线附近的硬度值最高，远离熔合线硬度降低，并逐渐接近母材金属的硬度，从冲击结果和上述的硬度结果可以看出，焊接接头有良好的冲击韧性。焊缝和母材属于“低强度”匹配。焊接接头和母材都具有良好的力学性能，焊缝的断裂韧度相对优于热影响区。     

高钢级管线钢摩擦焊焊接接头组织与硬度分析

为了提高高钢级管线钢焊缝的冲击韧性,采用连续驱动摩擦焊对X80管线钢进行了焊接,并对其焊接接头的组织及硬度进行了分析和检测。结果表明,X80管线钢连续驱动摩擦焊焊接接头焊缝区组织为铁素体和粒状贝氏体,热影响区的组织由原始的针状铁素体转变为先共析铁素体、针状铁素体及粒状贝氏体。焊接接头的硬度高于母材,其中焊缝区域硬度最高,达到了247.4HV10,其次是热影响区,母材的硬度最低,且在焊缝两侧,硬度值呈对称分布。     

1Cr低合金管线钢焊接接头组织和性能研究

采用TIG焊对1Cr低合金管线钢进行了焊接,研究了焊接接头的显微组织、力学性能和耐蚀性,探讨了1Cr低合金钢的焊接性能。结果表明,以铁素体组织为主要特征的母材和热影响区具有较好的冲击韧性,冲击吸收功较高;以粒状贝氏体组织为主的焊缝区,韧性较母材和热影响区稍差。焊接接头的最高硬度为250HV,出现在熔合线附近,整体硬度适中。在管线钢中加入1％Cr未明显降低接头热影响区韧性或提高硬度,表明1Cr低合金管线钢具有较好的焊接性。     

30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能研究

为了探究30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能,采用电子束焊接工艺对12 mm厚30CrMnSiNi2A钢进行了焊接,并对焊态及完全热处理态的接头进行了室温拉伸和冲击韧性试验。结果表明:该钢的电子束焊接工艺性良好;焊态及完全热处理态的接头拉伸断裂均位于母材,经完全热处理后的接头强度比焊态接头强度提高近一倍,略高于同状态下母材的强度,延伸率及断面收缩率与母材相当,室温冲击韧性略高于母材;焊态焊缝组织主要表现为粗大针状马氏体与残余奥氏体组织,经完全退火处理后焊缝及热影响区组织主要表现为回火马氏体组织和残余奥氏体组织,母材组织为回火马氏体及少量的残余奥氏体组织;接头与母材的冲击断裂均表现为韧性断裂。     

X80级管线钢冲击韧性及其有效晶粒研究

对某厂X80高钢级管线钢母材、焊缝、热影响区进行了夏比冲击韧性试验,对其有效晶粒进行了研究。试验发现热影响区的夏比冲击功值较低,认为应当把HAZ的CVN值作为冲击载荷条件下焊接接头的一个评判特征值。有效晶粒和冲击韧性值相互关联。     

焊接转子窄间隙焊接接头冲击韧性数值研究

采用微压剪方法测试了1 000 MW核电汽轮机焊接转子焊接接头的剪切强度,并由均质母材拟合确定了剪切强度与屈服强度间的关系,反推得到整个焊接接头微区屈服强度,利用有限元法LS-DYNA显式动力学分析软件,对焊接接头动态冲击过程进行了数值模拟。分别计算了缺口位于焊缝中心、距焊缝中心2 mm,4 mm,6 mm,8 mm,10 mm及热影响区时冲击过程中的吸收功,分析了冲击韧性的变化及焊接接头力学不均匀性对冲击韧性的影响。     

30 mm退火态TC4钛合金EBW接头组织与性能研究

为了提升钛合金的焊接效率和质量,采用电子束焊接方式对30 mm退火态TC4钛合金进行焊接试验,并对焊接接头进行力学性能检测、显微组织分析及残余应力测试,通过扫描电镜对断口形貌进行分析,研究完全退火态TC4钛合金EBW接头组织与性能。结果表明,接头焊缝区由针状马氏体α′相和分布在原始β晶界的α相组成,接头热影响区由初生α相、针状马氏体α′相以及少量β相组成。EBW接头抗拉强度平均值略高于母材,EBW接头第二层焊缝区及热影响区冲击功均低于母材,同时两种接头断口形貌均发现大量韧窝,为韧性断裂。接头最大残余拉应力值约为150 MPa,在平行和垂直焊接方向,残余拉应力最大值均出现在焊缝上表面附近区域,而残余压应力最大值均出现在焊缝下表面附近区域。     

X100直缝埋弧焊管焊接接头性能分析

随着直缝埋弧焊钢管需求的不断加大,分析和研究直缝埋弧焊管各项性能指标显得尤为重要。本研究对国外某钢厂生产的X100直缝埋弧焊管进行了一系列分析,对母材和焊接接头进行了拉伸、冲击韧性和显微硬度等试验,结合金相组织分析,综合评定该钢组织性能。结果表明,直缝埋弧焊管焊接接头抗拉强度接近母材,焊缝金属的显微硬度高于母材,热影响区显微硬度低于母材;埋弧焊焊缝金属的韧性良好,韧脆转变温度为-60～-50℃,热影响区韧脆转变温度为-30～-20℃。     

电弧超声技术在焊接工艺中的应用研究

对电弧超声技术的应用情况进行了综述,分析了电弧超声对焊接接头宏观形貌、焊缝及热影响区金相组织及力学性能的影响规律。分析表明,在电弧超声作用下,显著增强了焊接熔池搅拌作用、加快了焊接热传导,随着激励频率的增加,熔深基本不变,熔宽增大,粗晶区宽度减小,细晶区宽度增大;焊缝、熔合区、粗晶区、细晶区金相组织均明显细化,焊缝区的组织分布更趋均匀化;降低了焊接接头对热输入的敏感性,并使焊接接头在较高的焊接热输入水平下仍能具有良好的冲击韧性,尤其可显著提高焊接接头的低温冲击韧性;能够改善焊缝及其周围区域的残余应力分布,使其分布均匀,变化幅度减小。     

Q345R钢厚板焊接接头断裂疲劳性能试验研究

对60mm厚度的Q345R钢手工焊焊接接头的金相组织、断裂性能和疲劳性能进行了试验研究,讨论了厚板焊接接头在母材、焊缝和热影响区的断裂韧度JIC和不同深度下的疲劳裂纹扩展速率变化情况。结果表明:①Q345R钢厚板焊接接头焊缝区组织为细化均匀的铁素体和少量珠光体,热影响区和母材组织均为粗大铁素体和少量珠光体。②焊缝的断裂韧度(309.35kJ/m2)较母材(227.97kJ/m2)和热影响区(237.26kJ/m2)好,热影响区和母材断裂韧度接近。③在相同应力强度因子幅下,焊缝区材料的疲劳裂纹扩展速率低于母材,坡口中间层疲劳裂纹扩展最慢。④热影响区不同深度试样的疲劳裂纹扩展速率一致,比母材稍慢。⑤应力比对热影响区疲劳裂纹扩展速率没有影响,但对焊缝区试样有一定影响,当应力强度因子幅小于30MPa槡m时,应力比大,裂纹扩展速率快。     

316L不锈钢焊条电弧焊焊接接头组织分析

采用双面焊条电弧焊方法焊接了6mm厚的316L不锈钢,分析了焊接接头焊缝区、熔合区及热影响区的组织并进行了显微硬度测试。组织分析表明,接头焊缝区为等轴晶,组织为奥氏体基体与数量较多的δ铁素体,且先焊焊缝较后焊焊缝的晶粒更为细小;熔合区与热影响区为树枝状晶且有联生结晶的特点,组织为奥氏体基体+少量δ铁素体。显微硬度分布表明,接头焊缝硬度高于母材硬度,低于熔合线附近的树枝状晶硬度。     

热输入对管线钢热模拟焊缝粗晶热影响区冲击韧性的影响

为了研究不同热输入对管线钢焊缝粗晶热影响区冲击韧性的影响,选用40～55 kJ/cm 4种不同焊接热输入量（对应于t8/5=21～40 s）对管线钢进行了热模拟焊接试验,并对不同焊接热输入下的焊缝冲击韧性、冲击断口形貌进行了研究。研究结果显示,随着t8/5的增加,相变过程的冷速逐渐降低,导致相变形成的板条结构宽化,M-A组元的宽度逐渐变粗（即短轴、长轴之比增大）,尺寸增大且粗大的M-A组元在晶界上链接成串,从而降低了冲击韧性;随着t8/5的增加,韧脆转变温度升高;热模拟峰值温度一致且较高导致混晶,也是引起冲击韧性降低和试验值分散性较大的原因;冲击断口的SEM形貌观察和能谱分析显示,材料中形成的大尺寸Ti、Nb复合碳氮化物析出相,以及形成的邻近两个或多个Al2O3和CaS复合夹杂物可以成为诱发脆性解理断裂的起裂源。     

高强度管线钢焊接接头不同缺口位置的断裂韧性研究

采用夏比冲击试验,研究了X65级高频焊管、X80和X100级埋弧焊管焊接接头不同缺口位置的断裂韧性,用扫描电镜和金相方法分析了冲击试样断口特征和微观组织。结果表明,高钢级管线钢高频焊接焊缝处的断裂韧性最低,其冲击功大小与热处理工艺密切相关;而埋弧焊接热影响区断裂韧性在熔合线处最低,其主要原因是此处的组织为粗大的粒状贝氏体,而且强度越高焊接热循环对管线钢的作用越强,在熔合线附近更容易产生粗大组织,使断裂韧性降低。讨论了油气输送管道用钢管标准和技术条件对焊缝和热影响区冲击试样缺口位置的规定。     

油气输送管材料阻力曲线试验研究

针对油气输送管壁薄、高韧性的特点 ,从管体上取样进行了J积分测试 ,以寻找一种有效控制管道断裂的控制指标。试验按照GB2 0 38标准要求 ,采用三点弯曲试样 ,分别对进口X52ERW焊管母材、焊缝以及国产X60SSAW焊管母材、焊缝、热影响区进行系列温度J积分试验。结果表明 ,温度变化对两种焊管各区J积分测试值影响不大。前者的韧脆转化温度约为 - 60℃ ,后者的韧脆转化温度低于 - 60℃。给出了两种焊管母材的焊区JR 阻力曲线的回归方程。对ERW和SSAW焊管各区JR 值进行对比分析表明 ,焊缝JR 值高于母材。在管道设计与安全评价中 ,采用焊管各区JR 断裂韧性和阻力曲线下回归方程和 (或 )母材JR 阻力曲线 ,可得到偏于安全的结果     

N80钢级直缝高频焊石油套管的研制

为了进一步提升高频电阻焊套管的韧性,实现母材与焊缝“等韧性”匹配,采用高频焊+全管体调质热处理工艺试制N80钢级Φ244.48 mm×11.05 mm套管,并对试制产品进行性能检测评价。结果表明,管体的几何尺寸、理化性能和全尺寸实物性能均满足相关标准要求,且经全管体调质处理后,HFW套管的焊缝、热影响区和母材组织性能差异较小,基本实现了焊缝与母材“等韧性”匹配,同时套管尺寸精度较高,性能均匀,具有良好的抗挤毁性能,为油田客户降本增效提供了产品保障。     

X65级薄壁直缝埋弧焊管焊接工艺试验研究

针对X65级9.5 mm薄壁JCOE钢管进行了内外焊三丝和双丝两种不同焊接工艺参数的试验研究,并对两种方案的焊接接头性能进行对比分析。结果表明,两种方案均能满足技术条件要求,内外焊双丝焊接工艺生产的钢管各项指标更优。选择该方案在工厂进行了批量生产,其焊缝拉伸性能均达到标准要求,且断裂位置均位于母材;母材、焊缝及热影响区的硬度均低于较低技术条件最大允许硬度265HV10的要求;焊缝组织为针状铁素体,焊接接头具有良好的韧性。