高强度钢焊接区拘束应力的有限元分析

采用ANSYS有限元软件计算分析了HQ130高强钢焊接接头区拘束应力的分布。计算和分析结果表明，在气体保护焊线能量16kJ/cm条件下，HQ130钢焊缝表面的瞬时拉伸拘束应力最大达到800－1000MPa，焊缝底部的瞬时拉伸拘束应力达到500－600MPa。熔合区附近的应力梯度较大，这是高强度钢熔合区部位容易产生冷裂纹的重要原因之一。通过严格控制焊接线能量能减小焊接区的热应力，可防止焊接裂纹的产生。     

30CrMnSiNi2钢TIG焊接头电化学充氢后扩散氢逸出特征及示踪

高强度钢焊接接头不同区域组织对氢扩散与聚集的影响存在差异,采用显微镜摄影测氢法研究了电化学充氢条件下,30CrMnSiNi2钢TIG焊接头不同区域扩散氢的逸出规律,观察了氢气泡大小及分布特征;采用氢原子微印技术对焊缝区的扩散氢进行了示踪研究,探讨了高强度钢焊接头扩散氢逸出分布特征与低碳钢完全相反的原因,结果表明,30CrMnSiNi2A钢TIG焊接头扩散氢主要聚集在焊缝区及热影响区,焊缝区亚晶界为氢扩散和聚集的优先通道,组织中的内应力场是导致扩散氢聚集的根本原因. 研究结果对于研究焊接接头不同区域组织与扩散氢的关系提出了有益的思路.     

基于铁研试验的X80钢焊接裂纹倾向探讨

探讨了铁研试验中涉及的X80钢焊接裂纹倾向。结果表明,X80管线钢试样断面裂纹率随工件预热温度的提高而减小。启裂于根部应力集中处、沿熔合区扩展裂纹的性质属于氢致冷裂纹。当冷裂纹三要素集中于X80管线钢熔合区粗晶区时,该区成为接头的薄弱环节,极易形成裂纹。在裂纹影响因素中,熔合区组织特性是裂纹产生的必要条件,应力水平和氢的分布特征则是充分条件。焊接工艺与裂纹关系实质上反映的是焊缝中氢和应力与裂纹间的关系。工程上常用焊缝中残留的扩散氢量最小化、不足以引发氢致冷裂纹的"焊缝金属低氢化"综合工艺,并获得了满意的效果。     

灰口铸铁焊接区氢的微观分布及逸出特点

采用显微镜下摄影测氢法,从微观上研究了灰口铸铁母材同质焊缝及异质焊缝焊接区扩散氢的分布及其逸出动态过程,说明了由于石墨的储氢及阻碍氢向前扩散的作用,使进入灰口铸铁焊接接头热影响区的扩散氢很少,因此,氢对灰口铸铁热影响区的冷裂纹倾向影响也小。     

X70管线钢熔合区裂纹与焊接工艺的关系

探讨了X70管线钢中熔合区裂纹与焊接工艺的关系。结果表明,在铁研试件中出现的沿熔合线分布的裂纹属于氢致冷裂纹。当冷裂纹三要素集中于X70管线钢熔合区的粗晶区时,该区成为接头的薄弱环节,极易形成裂纹。在裂纹影响因素中,熔合区组织特性是裂纹产生的必要条件,应力水平和氢的分布特征则是充分条件。焊接工艺与裂纹的关系实质上反映的是焊缝中氢和应力与裂纹间的关系。工程上常用焊缝中残留的扩散氢量最小化、不足以引发氢致冷裂纹的"焊缝金属低氢化"综合工艺,并获得了满意的效果。     

X70管线钢熔合区裂纹与焊接工艺的关系 孙咸

探讨了X70管线钢中熔合区裂纹与焊接工艺的关系。结果表明,在铁研试件中出现的沿熔合线分布的裂纹属于氢致冷裂纹。当冷裂纹三要素集中于X70管线钢熔合区的粗晶区时,该区成为接头的薄弱环节,极易形成裂纹。在裂纹影响因素中,熔合区组织特性是裂纹产生的必要条件,应力水平和氢的分布特征则是充分条件。焊接工艺与裂纹的关系实质上反映的是焊缝中氢和应力与裂纹间的关系。工程上常用焊缝中残留的扩散氢量最小化、不足以引发氢致冷裂纹的“焊缝金属低氢化”综合工艺,并获得了满意的效果。     

合金钢焊接区显微组织与扩散氢的动态分布关系

运用显微镜下录像测氢法研究了４种不同预处理状态下的国产低合金高强钢焊接区扩散氢动态分布的规律，结合焊接接头不同组织区的硬度及金相分析，发现扩散氢在熔合区及粗晶区与细晶区交蜀处存在局部聚集，扩散氢呈变形正弦曲线分布，研究结果表明，焊接区氢陷井的不均匀分布是造成扩散氢局部聚集的主要原因，这对于工程实践中防止焊接冷裂产生以及进一步分析焊接冷裂纹的形成机理提供了理论依据。     

锡青铜与45#钢的焊接

1 锡青铜与45钢的焊接特点活塞材质为65-0.1锡青铜。铜的导热能力强,熔态时表面张力小,流动性大。铜和铜合金膨胀系数较大,热影响区较宽,焊缝冷却凝固时产生较大的收缩应力,易使焊缝及熔合区产生裂纹。铜在液态时能溶解大量氢气,但冷却和凝固过程中溶解度大大降低,而铜导热极快,焊缝结晶速度也很快,因此过剩氢来不及逸出,就在焊缝不熔合区聚集后形成气孔。另外高温时氧化亚铜与气体H2、CO反应生成不溶于铜的水蒸汽和CO_2气体。若这些气体在焊缝金属凝固时来不及逸出,也会在焊缝中形成气孔。焊接铜和铜合金时,会发生合金元素S…     

水下湿法焊接裂纹敏感性试验

潜水焊工在水深2m的水池里,使用水下专用焊条进行EH36和16Mn试板湿法焊接试验。依据GB4675.1-1984斜Y型坡口焊接裂纹实验方法,评价水下湿法焊接接头的冷裂纹敏感性。小铁研实验表明,水下湿法焊接接头的抗裂性很差,裂纹率基本为100%。裂纹是从根部产生,沿着熔合线向焊缝表面或者焊缝表面熔合线区域扩展。同时提出了水下湿法焊接冷裂纹防止的一些建议。     

焊接接头氢扩散数值模拟(I)

采用ABAQUS有限元分析软件对氢在不均质焊接接头的扩散进行了模拟计算 ,结果表明 ,对 2 0MnNiMo钢焊接接头 ,随时间延续 ,焊缝金属中的氢浓度逐渐降低 ,而熔合区以外区域氢的浓度经历了一个峰值变化过程。由于焊接接头不同部位氢的扩散系数和溶解度不同 ,一定时间以后热影响区中的氢浓度超过焊缝金属和母材 ;预热使焊缝金属中的氢浓度快速降低 ,并缩短热影响区出现峰值浓度的时间 ;后热可加速氢从焊接接头的逸出 ,降低热影响区氢浓度峰值并缩短其出现时间。     

X80管线钢焊接接头氢分布的数值模拟

利用ABAQUS有限元软件,建立了三维有限元模型,对X80管线钢焊接接头的氢扩散行为进行了模拟. 通过对不同焊接条件下温度场、应力场、氢扩散的三场耦合模拟,研究了焊接工艺参数对焊接接头中氢扩散及分布的影响. 结果表明,焊接热影响区残余应力水平最高,是整个接头的应力集中部位,也是焊接接头中的富氢地带. 适当地提高预热温度和焊接热输入,均有利于焊接接头中氢的扩散逸出,降低氢在焊接热影响区的聚集程度,从而降低氢致裂纹的敏感性.     

3-D Finite Element Analysis of the Effect of Welding Residual Stress on Hydrogen Diffusion in Hydrogen Contained Environment

The hydrogen distribution of 16MnR steel weldment in hydrogen contained environment was calculated using the finite element method (FEM). The effect of welding residual stress on hydrogen diffusion has been discussed using a 3-D sequential coupling finite element analysis procedure complied by Abaqus code. The hydrogen diffusion coefficient in weld metal, the heat affected zone (HAZ), and the base metal of the 16MnR steel weldment were measured using the electrochemical permeation technique. The hydrogen diffusion without the effect of stress was also calculated and compared. Owing to the existence of welding residual stress, the hydrogen concentration was obviously increased and the hydrogen would diffuse and accumulate in the higher stress region.     

坡口预留间隙对高强度钢厚板打底焊缝成形的影响

利用MSC. Marc有限元分析软件对低合金高强度钢厚板打底焊热过程进行数值模拟,从温度场角度分析坡口预留间隙大小对焊缝根部熔合的影响,并通过焊接试验对模拟结果进行验证和补充. 结果表明,在低合金高强度钢要求的焊接热输入下,当预留间隙小于2 mm时,打底焊缝根部出现未熔合或未焊透缺陷;当预留间隙增大到2~4 mm时,打底焊缝根部熔透,焊缝成形良好;当间隙增大到5 mm以上后,热源不足以熔化较多的侧壁母材金属,可能出现未熔合,实际焊接时需要采用大热输入摆动才能熔合良好.     

不锈钢焊接凝固裂纹温度场的数值模拟

进行不钢焊接凝固裂纹温度场分析与数据模拟。首先将电弧民辐射状对称并呈高斯分布的二维热流作用于工件表面,解决了电弧产热问题;其次,通过液淬法测试金属的固相分数随温度变化率,得到了凝固热放率;最皇采用增大热传导系数的方法,考虑了熔池内流体流动对整个温度场的影响。在此基础上,建立了二维焊接凝固裂纹温度场计算模型。此外,采用有限元方法计算了二维焊接凝固纹温度场,并研究了焊接规范参数及材料的热物理性能对 影     

湿H2S环境下低合金钢焊接接头氢扩散数值模拟

利用电化学渗透法测定了氢在16MnR低合金钢焊接接头处的焊缝金属、热影响区金属以及母材中的扩散系数.利用有限元软件ABAQUS,对16MnR钢焊接接头氢扩散进行数值模拟,考虑焊接残余应力、不同组织对氢扩散的影响,得到焊接接头扩散氢的浓度随时间的分布.结果表明,在焊缝和热影响区,氢的扩散系数和焊接残余应力较大,使氢在焊缝和热影响区聚集,降低材料的力学性能,使得焊接接头部位成为最薄弱环节,在湿H2S环境下很容易发生与氢有关的损伤和破坏.     

GMAW焊接传热及其对HAZ奥氏体晶粒长大过程的影响

精确分析熔化极气体保护电弧焊（ＧＭＡＷ）焊接传热过程的前提是对施加于工件表面上的焊接热输入分布模式有一个恰当的、合乎实际的描述。本文作者根据电弧物理的基本原理和熔滴与熔池的交互作用,建立了双峰分布的电弧热流密度分布模型,确定了熔滴热焓量在熔池内部的分布区域。以此为基础,建立了ＧＭＡＷ焊接传热的数学模型,给出了焊接热影响区奥氏体晶粒长大的动力学方程。采用数值模拟技术研究了低碳钢和ＨＱ１３０钢ＨＡＺ的     

高温回火对Q235/P91异种钢熔焊接头组织结构与性能影响

采用光学金相显微镜、维氏硬度计等测试方法,研究焊后不同保温时间和高温回火热处理对Q235/P91异种钢熔焊接头显微组织特征及硬度分布的影响。结果表明,经过不同保温时间的高温回火处理,Q235钢侧热影响区靠近熔合线附近,铁素体组织比较细小;过热区附近的奥氏体晶粒发生严重长大;相变重结晶区将得到更加细小的铁素体显微组织。P91钢侧热影响区分别是完全淬火区和不完全淬火区组织。且随着焊接热输入的增大,热影响区组织显著变大,其硬度也显著提高;而保温时间越短,焊缝区组织越细小,硬度也越高。其中保温1.5 h的焊缝区硬度比保温2.5 h的高约40 HV,保温2.5 h的焊缝区硬度比保温3.5 h的高约40 HV。