焊丝成分对T91/316L异种钢焊接接头微观组织和力学性能的影响

T91马氏体钢与316L奥氏体钢异种钢的焊接主要应用于超超临界机组(USC)和核电领域中的加速器驱动次临界洁净核能系统(ADS)。本研究采用ER309L、ER316L和ERNiCr-3三种不同的焊丝,使用钨极氩弧(TIG)焊对T91马氏体不锈钢和316L奥氏体不锈钢进行了焊接,并对焊接接头进行了微观组织和力学性能分析,同时研究了焊后热处理对焊接接头的影响规律。研究结果表明,使用三种焊丝获得的焊缝的微观组织都是粗大的奥氏体枝晶,且其枝晶的晶粒垂直于熔合线往焊缝中心生长。焊态下焊接接头拉伸试样在T91侧的粗晶热影响区(CGHAZ)发生脆性断裂,经过焊后热处理(750 ℃/1 h)的焊接拉伸试样的韧性断裂均发生在316L母材处,且抗拉强度显著上升,这表明焊后热处理能够提高T91/316L异种钢焊接接头的拉伸性能。在未焊后热处理状态下,使用ERNiCr-3焊丝获得的焊接接头焊缝的冲击性能优于其他焊丝。焊态下焊接接头硬度在T91侧熔合线处显著升高,而焊后热处理后T91侧熔合线处的硬度凸起几乎消失。     

ER50-6焊丝激光焊接Q345B/304异种钢接头组织与性能

目的 研究异种钢激光填丝焊接工艺对焊接组织与性能的影响规律,以降低Q345B/304异种钢激光焊接的成本,扩大异种钢激光焊接的应用范围,使其能够满足使用要求,实现Q345B/304异种钢激光焊接低成本的产业化应用。方法 采用便宜的ER50-6碳钢焊丝代替价格高昂的ER308L不锈钢焊丝以及不锈钢药芯焊丝对Q345B/304异种钢进行激光焊接,主要采用填丝ER50-6焊丝对5 mm厚的Q345B/304异种钢板进行激光焊接,再结合焊缝区、熔合区及热影响区的纳观-微观-宏观多尺度表征和测试结果,研究不同工艺参数下焊接接头的组织与结构,同时结合焊接工艺参数和多尺度的表征结果,研究焊接接头硬度、焊缝中元素分布、物相特征、力学性能的变化规律。结果 当激光功率为4.5 kW、焊接速度为6 mm/s、焊丝直径为1.2 mm、装配间隙为1 mm、送丝速度为2.5 m/min时,焊缝成形最好,且在焊缝中没有出现大量的M23C6和σ等有害相,焊接接头的力学性能等也完全满足使用要求。结论 采用ER50-6焊丝对Q345B/304异种钢进行激光焊接,能够得到完全符合质量要求的焊接接头,且降低了焊接成本。     

铅铋共晶合金的流动速度对CLAM钢腐蚀行为的影响

为了研究中国低活化马氏体(CLAM)钢在不同相对流速铅铋共晶合金(LBE)中的腐蚀行为,本研究对CLAM钢在550℃不同流动速度(0 m/s、1. 70 m/s、2. 98 m/s、3. 69 m/s、4. 77 m/s)的液态LBE中进行了500 h的腐蚀试验。试验后分别对腐蚀试样表面进行SEM、XRD检测以及对试样截面进行SEM-EDS和面扫描检测。结果表明,经过500 h腐蚀试验后的试样表面均形成双层结构的氧化层,外氧化层由Fe_3O_4组成,内氧化层由(Fe,Cr)_3O_4组成。在LBE相对流速从0 m/s增大到2. 98 m/s的过程中,试样表面氧化层的厚度逐渐增大,这是由于相对流速的增大提高了Fe元素的溶解速率和O元素的扩散迁移速率,进而导致试样表面发生严重的氧化腐蚀。而当LBE相对流速从2. 98 m/s继续增大到4. 77 m/s时,CLAM钢表面的氧化层厚度逐渐减小,这是由于随着LBE相对流速的进一步增大,试样表面冲蚀腐蚀程度逐渐加重,外氧化层厚度因遭受一定程度的剥落而急剧减小,进而使得试样表面总氧化层的厚度逐渐减小。本研究结果为未来ADS嬗变系统的实际应用提供了数据支持和参考。     

应力对316L在液态铅铋共晶合金中腐蚀行为的影响

目的 研究应力对316L在高温液态铅铋合金(LBE)中腐蚀行为的影响。方法 将316L制成C型环试样,加载应力后将其置于500 ℃的LBE中腐蚀2 500 h,利用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段分析腐蚀程度。结果 在应力作用下,316L在LBE中的腐蚀机制仍然为氧化腐蚀,且形成的氧化层结构和成分与无应力状态下的一致;材料表面氧化层总厚度显著增加,且内/外氧化层之间更容易产生裂纹,随腐蚀时间的延长,外氧化层有剥落的趋势。施加应力后,试样的氧化速率系数从0.190 1 μm/h增大至0.278 1 μm/h,其中内氧化层生长速率增加得更显著。EBSD分析表明,施加应力后,316L组织未发生改变,晶界附近的腐蚀加剧。结论 在应力作用下,基体晶界缺陷密度增加,元素在晶界处的扩散速率增大,内氧化层的生长速度加快,腐蚀速度增加。     

316L不锈钢表面激光熔覆Stellite6合金组织及其耐液态铅铋腐蚀性能

为提高316L不锈钢耐高温液态铅铋的腐蚀能力,通过使用同轴送粉的激光熔覆方式,在316L不锈钢表面制备一层Stellite6合金涂层,将其放入400℃的高温液态铅铋中进行500 h高速流腐蚀试验,其中相对流速设置为2.56 m/s.分析涂层的微观组织、物相组成、元素分布、显微硬度值等的变化规律,以及该涂层耐液态铅铋的腐蚀性能.涂层组织由等轴晶、树枝晶、胞状晶及平面晶组成,搭接区晶粒沿不同方向长大;涂层主要有γ-Co、CoCx、(Cr,Fe)7 C3及M23 C6等物相;各组分元素在涂层表面均匀分布,Co、Cr与Fe等元素在基体316L与涂层之间发生明显扩散;Stellite6涂层的硬度平均值为基体材料316L的2.3倍,且最高达到556.8HV.在进行高温液态铅铋高速流腐蚀后,316L不锈钢表面生成了大面积且连续的氧化物,存在大量微型腐蚀坑,Stellite6涂层表面仅存在少量氧化物,未发现明显的腐蚀坑,较好地维持了原貌;Stellite6涂层表面粗糙度值为1.0μm,而316L经腐蚀后的表面粗糙度为2.4μm.Stellite6合金涂层能够有效地提高316L不锈钢基体在高温液态铅铋合金中的耐腐蚀性能.     

不同焊材匹配与时效处理对异种钢焊接接头显微结构与力学性能的影响

采用金相显微镜、万能试验机、冲击试验机、显微硬度计等对Q235/316L异种钢焊接接头的显微结构和力学性能进行研究。结果表明:在Q235/316L异种钢焊接中,以A042作为堆焊焊材,A022作为填充焊材,可使异种钢焊接接头的组织和力学性能得到提高;经300℃×2h保温,空冷时效处理后的异种钢焊接接头的综合性能优于500℃×2h,700℃×2h保温,空冷时效处理及不进行时效处理的异种钢焊接接头。这是由于铁素体、珠光体的存在使其屈服强度和抗拉强度得到了较大提高,同时,氢的消除及逆转变奥氏体数量的增加也使焊缝区和316LHAZ冲击韧性有所提高。     

13MnNiMoNbR与00Cr19Ni10异种钢焊接接头的组织与性能

首先将H309L焊丝堆焊在13MnNiMoNbR钢板坡口上,再将堆焊后的13MnNiMoNbR钢板与00Cr19Ni10钢板用H308L焊丝填充焊接,得到了13MnNiMoNbR与00Cr19Ni10异种钢焊接接头,并对接头的显微组织及硬度进行了分析。结果表明：13MnNiMoNbR钢板侧熔合线附近出现了粗大的铁素体组织,形成脱碳层,而H309L焊缝侧的奥氏体堆焊层熔合线附近出现了黑色的非常细小的碳化物析出层;由于碳化物的析出或是固溶碳,使H309L焊缝侧增碳层处的硬度明显升高。     

CLAM钢TIG焊接接头在液态铅铋共晶体中的短期腐蚀行为

研究了中国低活化马氏体(CLAM)钢TIG焊接接头(焊缝和热影响区)在500℃静态饱和氧浓度液态铅铋共晶体(LBE)中的腐蚀行为。未热处理的焊接接头腐蚀时间为200和400 h,回火处理的焊接接头腐蚀时间为400 h。研究发现,钢中有明显的元素的溶解,所有试样表面均形成了具有保护作用的双氧化层,外氧化层为疏松多孔的Fe3O4,内氧化层为致密的Fe-Cr尖晶石,没有发现Pb、Bi渗透进基体材料。回火处理可有效提高焊接接头的耐腐蚀性能,焊缝耐蚀性低于热影响区。     

Q345/316L钢焊接接头的腐蚀性能

目前,对Q345/316钢焊接接头腐蚀性能的研究报道较少。采用手工电弧焊焊接Q345钢和316L钢,并以不同温度作时效处理,利用高温高压釜腐蚀失重法研究了焊接接头在3种盐度模拟海水中的腐蚀性能。采用体视显微镜和扫描电镜观察了焊接接头整体及不同区域的腐蚀形貌并分析其机理。结果表明:在模拟海水中,Q345/316L钢焊接接头中Q345钢侧热影响区发生点腐蚀,随Cl-浓度升高,腐蚀程度加剧;在同一盐度海水中,经不同温度时效处理的焊接接头的腐蚀速率不同,250℃时效处理后的最低,而550℃时效处理的最高;焊接接头腐蚀产物膜的主要成分为Fe3OOH。     

液态锂与316L不锈钢焊缝的相容性初步研究

利用金相、SEM/EDS及自主研制搭建的LIBS等分析方法,研究了316L不锈钢焊缝在350℃液态锂环境中浸泡500h的静态腐蚀行为,拟为锂回路管道焊缝与液态锂的相容性研究提供一定的数据参考。实验结果显示,316L不锈钢焊缝区在液态锂中以晶间腐蚀形式被腐蚀,焊缝区的晶界腐蚀行为更严重,但没有出现明显的相变。液态锂腐蚀后焊缝区表层的Li的渗透量约是母材区的1.55倍,Li在焊缝区和母材区的渗透深度分别约为5.48μm和3.29μm,均大于焊缝区和母材区截面观察的腐蚀疏松层厚度(~5.0μm和3.0μm)。腐蚀后,碳的质量分数增加了11.03%,表面生成了碳化物,但Cr、Ni、Mo和Mn的质量分数分别减少了2.28%、1.01%、0.47%和0.16%。焊缝表层的Cr在液态锂中的溶解损耗最严重。腐蚀前后焊缝表面的维氏硬度值之比约为3.45∶1,焊缝区的力学性能下降。总之,液态锂对316L不锈钢焊缝产生腐蚀效果。相对母材区,焊缝区更易被液态锂腐蚀。     

不同填充材料下316LN/Inconel 718异种激光焊接头的显微组织与力学性能

目的研究不同填充材料下316LN/Inconel 718异种激光焊接接头的显微组织、显微硬度及室温拉伸性能。方法分别对316LN/Inconel 718异种材料在不填充焊丝、填充ER316LMn焊丝和填充HGH4169焊丝的情况下进行激光对接试验。采用XJP-2C型倒置光学显微镜观察不同填充材料下接头的显微组织,401MVD型数显显微硬度计测量不同填充材料下接头显微硬度,WDW-100型万能电子试验机测量不同填充材料下接头的室温拉伸抗拉强度,最终,对不同填充材料下316LN/Inconel718激光焊接接头的显微组织和力学性能进行对比分析。结果不填充焊丝与填充ER316LMn焊丝时,可获得外观成形良好的焊接接头;填充HGH4169焊丝时,接头外观成形稍差,但力学性能较好;不填充焊丝时,焊缝组织主要为柱状树枝晶、胞状晶和等轴树枝晶,填充焊丝时,焊缝组织主要为柱状树枝晶和胞状晶。填充焊丝和不填充焊丝情况下,316LN侧熔合区均会产生分层现象,而Inconel 718侧熔合区分层现象则不明显;当填充HGH4169焊丝时,焊缝的显微硬度值与抗拉强度值最大,焊缝填充ER316LMn焊丝时次之,不填充焊丝时最小。接头抗拉强度最大值为764.59 MPa,接头断裂方式为典型的韧性断裂。结论填充焊丝较不填充焊丝时,接头的力学性能有所提高,且填充HGH4169焊丝时,接头的力学性能达到最佳,但焊缝的宏观成形难以控制。     

T91钢高温过热屏自动焊裂纹分析及工艺确定

选用不同硫、磷含量的焊丝,采用扁钢不开坡口和开K型坡口焊接工艺对T91钢高温过热屏进行自动焊接,并对焊接接头质量进行了分析。结果表明:T91钢高温过热屏的最佳自动焊接工艺为,选用低硫、磷含量的焊丝,采用扁钢开K型坡口的焊接工艺。选用低硫、磷含量的焊丝,相比高硫、磷含量的焊丝来说,T91钢高温过热屏的结晶液化裂纹敏感性显著降低了。采用扁钢开K型坡口焊接工艺,相比扁钢不开坡口焊接工艺来说,焊缝根部不易萌生微裂纹。     

316L不锈钢表面激光熔覆Co基合金层的耐冲刷腐蚀性能

为了提高316L不锈钢在冲刷腐蚀类环境中的耐腐蚀性,在其表面激光熔覆Co Ni Cr Al Y合金层。采用冲刷腐蚀试验比较了316L不锈钢及Co基合金熔覆层在含固相颗粒酸碱溶液中的耐冲刷腐蚀性能。采用X射线衍射仪分析熔覆层物相,采用金相显微镜及扫描电镜观察熔覆层腐蚀前后的形貌。结果表明:在低浓度酸碱、低含砂量及低速冲刷条件情况下,Co Ni Cr Al Y熔覆层的耐冲刷腐蚀性略高于316L不锈钢;在高浓度酸碱、高含砂量及高速冲刷条件下,Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能明显优于316L不锈钢的;Co基合金熔覆层中析出的Cr2Ni3,Al Co和Al Ni硬质相以及Co元素本身的抗腐蚀性的综合作用使Co基合金熔覆层的耐冲刷腐蚀性能远远高于316L不锈钢的。     

316L钢表面CrWMn铁基熔敷层在液态PbBi中耐腐蚀性分析

采用TIG焊在316L钢表面熔敷CrWMn铁基合金,研究了熔敷层在550℃动态(相对流速为1.70,2.31和2.98m/s)液态PbBi中的耐腐蚀性能。结果表明,受腐蚀试样表面均存在元素溶解现象,并生成了双氧化层,外层为疏松多孔的Fe3O4,内层为致密的FeCr_2O_4。相对流速超过2.31m/s时,加快Fe、O的扩散,内层已出现新相(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_3。短期内,流速越快,外层受腐蚀越严重,其厚度越薄;而内层厚度变化很小。尤其致密的内层很好地保护了熔敷层基体,从而保护316L钢表面,阻止了Ni等元素的溶解。     

T92/Super304H异种钢焊接接头的性能研究

根据新型耐热钢T92和Super304H钢的焊接特点制定了适宜的焊接工艺,研究了焊制的T92/Su-per304H异种钢焊接接头的力学性能。结果表明,T92/Super304H异种钢接头的各项力学性均能满足使用要求。焊缝金属的韧性远低于T92钢侧热影响区,焊缝金属的结晶形态对焊缝韧性有很大的影响。焊接接头中焊缝金属的硬度值最高,而T92钢侧热影响区硬度最低,并且不同热影响区部位显微硬度变化较大,Super304H钢侧热影响区硬度变化不大。     

淡水泥浆钻杆化学镀Ni-P层的防护性能

G105钢油田钻杆在淡水泥浆中腐蚀严重,为此,对其进行化学镀高磷Ni-P层处理.用附带能谱仪的扫描电镜观察了镀层形貌、分析了镀层成分,用测厚仪测试了镀层厚度;通过动态模拟腐蚀装置考察了流速对G105钢及Ni-P镀层腐蚀速率的影响,比较了油田现用的有机涂层和Ni-P镀层的耐高温腐蚀性能和耐磨蚀性能.结果表明:Ni-P镀层表面呈胞状,磷含量为13.23％,属高磷耐蚀镀层;流速对Ni-P镀层腐蚀速率影响较小,Ni-P镀层耐蚀性明显优于G105钢;有机涂层经10 h强化磨蚀就发生损伤,Ni-P镀层50 h基本没有变化;低流速下,有机涂层高温腐蚀10 h而鼓泡,Ni-P镀层则没有变化.     

不同钢材在储罐沉积水中的电化学腐蚀行为

目前,鲜有多种钢材在储罐沉积水中腐蚀机制的研究报道。采用电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线测试技术研究碳钢Q235,管线钢X65、X80,不锈钢316L等4种钢材在原油储罐沉积水中的电化学腐蚀行为,并结合扫描电镜(SEM)、电子能谱(EDS)和X射线衍射谱(XRD)对钢材腐蚀形貌和腐蚀产物成分进行分析。结果表明:Q235钢、X65钢和X80钢浸泡24 d后表面生成疏松腐蚀产物,316L钢表面没有明显腐蚀现象发生;Q235(3.462μA/cm~2)、X65钢(4.122μA/cm~2)和X80钢(5.848μA/cm~2)在原油沉积水中极化曲线自腐蚀电流密度远大于316L(0.118μA/cm~2),316L钢极化曲线有明显的钝化区;随着浸泡时间延长,Q235钢、X65钢、X80钢的EIS谱阻抗模值缓慢增加,随后阻抗模值降低,而316L钢的阻抗模值没有明显变化。     

304不锈钢焊接接头的耐应力腐蚀性能

碳钢/304不锈钢复合管如果不锈钢钢管的焊接工艺参数不当,焊接接头便容易发生应力腐蚀。采用钨极氩弧焊方法焊接了304不锈钢钢管,通过慢应变速率拉伸和双环动电位再活化试验研究了不同焊接工艺参数焊接接头的耐应力腐蚀性能。结果表明,可有效提高耐应力腐蚀性能的最优焊接工艺:氩气流量为12~15 L/min,焊丝为ER308,焊接电压为50 V,电流为50 A,焊接速度为8~10 cm/min;选择合适的焊丝和降低焊接电流可有效增加304不锈钢焊接接头处的耐应力腐蚀性能。     

铜-钢高频感应钎焊工艺及其对接头组织和导电性的影响

以解决铜电解永久型阴极板导电杆铜-钢异种金属焊接问题为目标,采用Sn-Cu系钎料在不同钎焊工艺下对T2紫铜和316不锈钢进行铜-钢异种金属高频感应钎焊试验。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪分析研究了不同工艺参数下形成钎焊接头的微观组织、物相种类及元素分布,同时采用智能金属导体电阻率仪对铜钢焊接试样的导电性进行了检测。结果表明,不同工艺下形成的焊缝界面清晰且无明显的焊接缺陷。钎焊接头主要由铜侧扩散反应层、焊缝中心层、钢侧扩散反应层三部分组成;铜侧扩散反应层呈连续的"锯齿"状分布,主要由金属间化合物Cu_6Sn_5组成,中心层主要由锡单质、锡的氧化物和少量铜锡金属间化合物Cu_6Sn_5组成,钢侧扩散反应层生成了少量的铁锡金属间化合物Fe_(1.3)Sn。试样导电率与中心层金属间化合物Cu_3Sn的生成量和焊接温度均成反比。通过获得的最佳工艺参数能够得到焊缝成形美观、连接强度优良、导电性能良好的铜-钢钎焊接头。     

镁/钢激光-电弧复合焊接接头的腐蚀行为

采用激光-电弧复合填丝对接焊方法获得了成形及力学性能良好的AZ31B镁合金/Q235钢板焊接接头;利用金相显微镜和电子探针观察焊接接头组织和元素分布状态,通过浸泡腐蚀试验和电化学试验研究了焊接接头不同区域(镁母材、焊缝、钢母材)的腐蚀行为。结果表明:AZ31B母材存在各向异性的腐蚀现象;焊缝与钢母材之间发生电偶腐蚀,邻近界面处的焊缝腐蚀严重,而界面处富集Al、Mn元素,腐蚀倾向较小;焊缝中存在较多钢飞溅,钢飞溅周围的区域比焊缝其他位置的腐蚀更为严重,焊接过程中产生的钢飞溅对焊缝的耐蚀性是不利的;焊缝中的β相一方面作为屏障层阻碍基体的腐蚀,另一方面作为电偶腐蚀中的阴极增加焊缝基体的腐蚀敏感性。