气体熔池耦合活性TIG焊方法

提出了一种新型活性TIG焊方法——气体熔池耦合活性TIG焊,即GPCA-TIG焊.该焊接方法将气体分两层流动,内层气体采用惰性气体起到保护熔池的作用;外层气体则为含活性元素O的气体,将活性元素O引入熔池金属,达到增加熔深的目的.文中以SUS304不锈钢为焊接母材,研究了GPCA-TIG焊接法对焊接电弧及焊缝成形的作用,以及该方法主要工艺参数对焊缝熔深和深宽比的影响.结果表明,在相同参数下,与常规TIG焊方法相比,GPCA-TIG焊可不开坡口一次性焊透8 mm不锈钢板,焊接效率明显提高.同时采用该方法,可以有效避免钨极的氧化烧损.     

外层氧气引入对GPCA-TIG焊焊缝性能的影响

针对SUS304不锈钢,采用传统TIG焊和GPCA-TIG焊进行工件表面熔焊,对外层气体引入氧气的GPCA-TIG焊和传统TIG焊焊缝的氧含量、显微组织、拉伸性能和低温冲击韧性进行了测定. 结果表明,GPCA-TIG焊焊缝组织主要为奥氏体和铁素体,铁素体形态以骨架状和板条状为主. 外层引入氧气时,焊缝中的氧含量增加,耦合度为+2时焊缝中的氧含量高于耦合度为0时的,焊缝的抗拉强度均略低于母材的. 耦合度为0的GPCA-TIG焊焊缝冲击性能与传统TIG焊的相同,耦合度为+2的焊缝低温冲击韧性有所降低,达到传统TIG焊的85%.     

氮氧联合过渡对GPCA-TIG焊焊缝的影响

针对外层引入氮氧混合气体的气体熔池耦合活性TIG焊,通过改变焊枪内外喷嘴的相对位置,分别研究了外层气体与熔池表面的耦合程度不同时焊缝成形、焊缝中氮氧含量及焊缝组织性能的变化规律.结果表明,氮氧联合过渡时气体熔池耦合活性TIG焊焊缝窄而深;低温冲击韧性高于母材及传统TIG焊的7.5%以上,而抗拉强度和屈服强度均略低于母材;焊缝组织晶粒细小,奥氏体上沿晶界分布着少量铁素体.气体熔池耦合活性TIG焊焊缝中的氮氧含量可以通过调节焊枪内外喷嘴的相对位置进行微量控制.     

He与He＋CO_2双层气流保护TIG焊工艺

以0Cr13Ni5Mo水轮机转轮用低碳马氏体不锈钢为母材,开展了内层为氦,外层为He＋CO2的双层气流保护TIG焊工艺研究.内层通纯氦避免电极直接接触外层CO2而氧化烧损,外层添加活性气体CO2向熔池溶解活性元素氧改变熔池表面张力对流模式,进而增加熔深和焊缝深宽比.研究了外层气体中CO2含量的变化对电极保护和焊缝形貌的...     

焊接方法对超低碳马氏体不锈钢焊丝熔敷金属冲击韧性的影响

针对大型水轮机转轮焊缝金属冲击韧性偏低,研究了不同焊接方法和气体含量对超低碳马氏体不锈钢熔敷金属冲击韧性的影响.结果表明,TIG焊和激光-MIG复合热源焊可有效提高熔敷金属的冲击韧性.TIG焊适合于不锈钢转轮的少量补焊,激光-MIG复合热源焊可在叶片与上冠及下环的组焊中推广应用.随着熔敷金属中C,[O],[N]元素含量的增加,熔敷金属的冲击韧性降低,但[O]元素含量是控制冲击韧性的决定因素.当熔敷金属中[O]元素含量较高时,形成较多球形氧化夹杂物,成为裂纹源,降低了冲击启裂功和裂纹扩展功,使冲击韧性明显降低.     

铝合金气体输送活性钨极氩弧焊方法

针对铝合金,提出了一种气体输送活性钨极氩弧焊,即GTFA-TIG焊(gas transfer flux activating TIG welding).该方法改变了活性元素的引入方式,通过自动送粉装置将活性剂输送到保护气体中,由保护气体将其引入电弧—熔池系统进行施焊,使得电弧收缩,熔池金属流态改变,熔深增加,同时省却了涂覆活性剂工序,实现了焊接过程自动化.进行了普通交流TIG焊和8种单组元活性剂的GTFA-TIG表面熔焊,分析了不同活性剂对焊缝成形、拉伸性能以及缺陷的影响.结果表明,大多数卤化物和氧化物活性剂都能使熔深增加到传统TIG焊的2.5~3倍以上,单质碲增加熔深效果较差.采用V2O5的焊缝抗拉强度接近母材金属,而采用MnCl2和AlF3的焊缝有一定程度降低.焊缝X射线探伤结果表明,采用V2O5,MnCl2和AlF3的焊缝评片结果均为Ⅰ级,而采用碲的焊缝为Ⅲ级.     

双TIG活性电弧焊接工艺

提出双TIG活性电弧焊接方法,采用2支TIG焊枪前后排布,前置焊枪的焊接电流小于后置焊枪,且在前置焊枪保护气中混入少量O2,使电弧具有活性。对5 mm厚SUS304奥氏体不锈钢板进行焊接工艺试验。结果表明,与相同条件下的TIG焊接相比,双TIG活性电弧焊接焊缝熔深明显增加,焊缝表面成形良好;随着O2流量的增加,焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽先减小后增加;在保持总电流不变的情形下,随着后置焊枪电流增加(前置焊枪电流减小),焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽持续增加;随着弧长的增加,焊缝熔深先增加后减小,焊缝熔宽逐渐增加;当钨极间距从3 mm开始增加时,焊缝熔深逐渐减小,熔宽逐渐增加;而随着焊接速度的增加,焊缝熔深和熔宽都减小。O的混入对焊缝组织无明显影响。相比母材而言,焊缝冲击韧性有所下降。该方法能在高于普通TIG焊接速度的条件下实现深熔焊接。 创新点： 提出双TIG活性电弧焊接,2支独立的焊枪在焊接方向的平面内前后排布,前置焊枪焊接电流小于后置焊枪,前置焊枪采用Ar+O2作为保护气体,后置焊枪采用纯Ar作为保护气体,从而使电弧具有活性;在高于传统TIG的焊接速度下,焊缝熔深明显增加,可实现5 mm 厚的不锈钢板完全焊透。 高速焊接时能消除驼峰和咬边等缺陷,明显提高焊接生产率。     

焊接方法对316LN奥氏体不锈钢焊缝金属低温韧性的影响

采用手工TIG焊、手工MAG焊及窄间隙自动TIG焊分别对超导聚变堆用316LN奥氏体不锈钢进行焊接试验,并在液氮温度下进行夏比冲击试验。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等研究了接头微观组织及夹杂物对奥氏体不锈钢焊缝金属低温韧性的影响。结果表明,两种TIG焊焊缝金属77K冲击韧性均达到100J以上,满足超导聚变堆设计要求。手工MAG焊焊缝金属77 K冲击韧性不到80 J,未能达到要求,其焊缝中具有方向性的粗大柱状晶及Si O2等硬脆夹杂物的大量析出导致手工MAG焊焊缝金属低温韧性最低。窄间隙自动TIG焊微观组织为大量胞状晶,气体保护效果好,夹杂物少,且母材中含量较高的S元素形成高塑性的MnS包裹在硬脆夹杂物上,其低温冲击韧性最好。手工TIG焊焊缝微观组织较手工MAG焊要好,但气体保护效果比窄间隙自动TIG焊要差,夹杂物较多,其低温韧性介于二者之间。     

电弧辅助活性TIG焊焊缝组织及性能分析

电弧辅助活性TIG焊(arc assisted activating TIG welding,AA-TIG焊)是一种新型高效焊接方式,该方法可以分为分离电弧AA-TIG焊和耦合电弧AA-TIG焊两种方式.试验采用不锈钢为母材,通过改变辅助电弧中氧气引入量,分析焊缝组织及性能的变化规律.结果表明,焊缝组织以奥氏体为主,在奥氏体边界析出少量的铁素体,此时焊缝的抗拉强度变化不大,随着氧气引入量的增大,焊缝的低温冲击韧性有所下降;相对于分离电弧AA-TIG焊,耦合电弧AA-TIG焊焊缝的冲击韧性下降较少.在氧气的引入量低于2 L/min时,耦合电弧AA-TIG焊焊缝冲击韧性较好,甚至超过普通TIG焊焊缝.     

氮氧元素联合过渡对气体熔池耦合活性TIG焊电弧的影响

针对外层引入氮氧混合气体的气体熔池耦合活性TIG焊电弧,采用Boltzmann作图法分析在不同耦合度下电弧等离子体的温度分布和电弧电压的变化规律,并与传统TIG焊及外层只引入氧气的气体熔池耦合活性TIG焊进行比较. 结果表明,氮氧联合过渡时气体熔池耦合活性TIG焊电弧的中心区域温度和电弧电压均高于传统TIG焊与外层只引入氧气时的气体熔池耦合活性TIG焊的数值;当耦合度由0变为+2时,电弧中心区域温度与电弧电压均略有升高.     

The element transfer behavior of gas pool coupled activating TIG welding

This paper deals with a novel dual shield TIG welding method named gas pool coupled activating TIG( GPCA-TIG)welding. The welding method divides the shielding gas into two layers. Inert gas such as Ar is adopted as the inner layer gas to protect the tungsten electrode and the molten pool metal. Pure O_2,N_2 or mixture of them are used as the outer layer gas to increase the weld penetration and improve the low temperature toughness of weld metal. Through analyzing the interaction between outer gas and arc and the distributions and existing forms of oxygen and nitrogen elements,the transfer behaviors of nitrogen and oxygen from arc to pool were investigated. The results show that,the interaction between the outer gas and arc plasma makes the arc slightly constrict. The incoming oxygen enriches on the molten pool surface and exists in the form of iron oxide,chromium oxide,manganese oxide and silicon oxygen compounds. The incoming nitrogen evenly distributes in the molten pool and exists in the form of nitrogen atom.     

管线钢大电流双面高速埋弧焊接用焊丝研制

介绍了石油、天然气输送管线用埋弧焊丝的特征及高韧性焊丝成分设计原则,分别采用92kg高频感应炉实验室冶炼。500kg中频感应炉半工业性冶炼和300t顶吹氧气转炉工业化大生产冶炼、进行焊丝研制。对所研制的焊丝配合烧结焊剂SJ101,进行了无坡口双面埋弧焊试验,测试了焊缝成分、冲击韧度、金相组织、硬度和接头抗拉强度,用扫描电镜分析了冲击断口形貌及夹杂物组成,透射电镜分析了焊缝金属的微观结构,俄歇试验分析了B、Ti、N在焊缝中的分布。结果表明,B在原奥氏体晶界偏聚,可抑制先共析铁素体在晶界析出,弥散分布的细小夹杂物有助于针状铁素体的生成,配合降低S、P、气体元素和杂质含量,可使焊缝金属具有高的韧性,焊缝硬度在HV185～HV214之间,与母材平均硬度HV190为同一水平。焊缝金属横向抗拉强度高于母材。     

Q550高强钢焊接接头强韧性匹配

在不预热条件下采用不同合金成分焊丝焊接Q550高强钢,试验研究焊丝中合金对焊缝组织、接头抗拉强度及冲击韧性的影响.结果表明,使用MK.G60-1焊丝可获得以针状铁素体为主的焊缝组织.焊缝中沿晶界分布的先共析铁素体在承受拉应力时易萌生裂纹,提高焊缝中针状铁素体含量可以提高接头抗拉强度和韧性.采用MK.G60-1焊丝接头抗拉强度接近母材的抗拉强度,断裂发生在熔合区.接头热影响区的冲击吸收功最高,而熔合区的抗拉强度和韧性最低.焊缝冲击断口纤维区均以穿晶断裂为主,断口韧窝产生的机理是微孔聚集型,针状铁素体区对应的韧窝较大,先共析铁素体对应的韧窝较小.     

添加N2保护对CMT-P复合电弧焊接头组织与性能的影响

以UNS S32750超级双相不锈钢为研究对象,采用冷金属过渡脉冲(cold metal transfer pulse,CMT-P)复合电弧焊接技术,运用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪和电子探针组织表征手段以及显微硬度和低温冲击韧性性能测试方法,对比研究了纯Ar和Ar+2%N₂气体保护对焊接接头的微观组织、硬度和低温韧性的影响规律.结果表明,与纯Ar保护气相比,添加2%N₂保护的焊接过程飞溅较少,焊缝平整笔直,鱼鳞纹更加细致紧密.此外,热影响区主要由过量的铁素体和少量的奥氏体组成,并伴随有害的Cr₂N析出.因此,与CMT-P复合电弧焊接头的其它区域相比,热影响区的硬度较高和韧性较低.添加2%N₂气体保护增加了焊缝和热影响区奥氏体含量和N原子在铁素体与奥氏体内的固溶量,从而提高了接头各区域的低温韧性.     

Effect of Ti on the microstructure and mechanical properties of MAG multipass weld metal

Metal active gas (MAG)welding has been carried out on microalloy controlled rolling steel (S355J2W)by two kinds of welding wires with different Ti content.The mechanical tests have been carried out on the welded joint.The optical microscope and scanning electron microscope (SEM)observations have been performed to investigate the effect of microalloy element Ti on the microstructure of weld metal and impact fracture,respectively.The microstructure of the MAG multipass weld metal includes the columnar grain zone (CGZ)consisting of primary ferrite (PF),ferrite with second phase (FS)and acicular ferrite (AF),and the fine grain zone (FGZ)consisting of polygonal ferrite due to the heat effect of subsequent welding pass.It has been found that the small amount of Ti can significantly increase the impact energy of the weld metal at low temperature and weakly affect tensile strength of welded joint.By adding small amount of Ti,the inclusions have changed from Mn-Si-O inclusions to Ti-bearing inclusions,which causes the Mn-depleted zones (MDZs)much larger and is beneficial to the impact energy by promoting the AF formation,refining the PF and pinning the austenite grain boundary during the subsequent transformation process.     

氮含量对高氮钢PMIG焊接头组织和性能的影响

文中采用H307Mo焊丝,开展了高氮钢PMIG焊接工艺试验,重点分析了焊缝中氮含量对接头组织和性能的影响,并通过调整工艺参数,控制焊缝中氮的含量.结果表明,当焊缝中氮含量低于0.24%时,焊缝以FA模式凝固,焊缝组织为骨架状铁素体枝晶和奥氏体基体组成,并且随着氮含量的提高,铁素体含量降低,显微硬度逐渐下降;当焊缝中氮含量高于0.30%时,焊缝以A模式凝固,组织为单相奥氏体枝晶组织,随着焊缝氮含量的提高,奥氏体枝晶不断增大,显微硬度逐渐提高.随着氮含量的提高,焊缝中气孔逐渐增多,冲击韧性呈现先增大后减小的趋势.     

Effect of Ti content and martensite–austenite constituents on microstructure and mechanical property

In this study, the relationship between impact toughness and microstructure in Cr–Mo–V multi-pass weld metals has been systematically investigated. The Charpy impact energy of two weld metals with various alloy elements increased remarkably. The primary cause of the change of impact toughness was attributed to the difference of acicular ferrite (AF) content and prior-austenite grain size, and the size and distribution of necklace martensite–austenite (M–A) constituents. With increasing Ti content, Ti-containing inclusions were increased, which resulted in an increased number of nucleation sites for AF, a change in the microstructure from allotriomorphic ferrite to AF, and refined ferrite grain size. In addition, smaller and more dispersive M–A constituents were observed in the weld metal with higher impact toughness.     

X80管线钢埋弧焊匹配焊丝试验

通过分析高强度低合金钢焊缝熔敷金属常见显微组织对其力学性能的影响,确定X80管线钢用埋弧焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体(AF)和少量粒状贝氏体(GB)的复合组织.从相变动力学原理出发,结合针状铁素体(AF)非自发形核机制和微合金组织韧化理论,选择Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系进行X80管线钢匹配焊丝的试制.结果表明,合理选择和控制合金元素,可以获得理想的焊缝熔敷金属组织和强韧性以及低温韧性要求,试制的1号焊丝能够满足X80管线钢的使用要求.