15Cr铁素体不锈钢性能及焊管开裂分析

研究了15％Cr铁素体不锈钢板材轧制过程中的显微组织特征以及激光焊管的开裂.实验结果表明,实验用钢组织均匀,为后续成形提供了良好的保证.激光焊缝热影响区晶粒略有长大,这是焊管开裂发生在热影响区进而扩展到整个焊缝区的原因.综合结果表明:应加大激光焊的焊接热输入,加大实验焊管焊缝处熔深,同时控制柱状晶的长大从而与基体更好的结合,以增大焊缝的强度.     

X100钢级螺旋缝埋弧焊管抗H_2S腐蚀性能研究

对X100钢级螺旋缝埋弧焊管进行了氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验研究,结果表明:X100钢级螺旋缝埋弧焊管焊接接头比管体的抗H2S腐蚀性能差。分析认为:带状组织和硬度高是导致管体和焊接接头氢致裂纹超标的主要原因,氢致裂纹主要是穿晶型和沿晶型开裂;而焊缝中存在夹杂物,以及焊缝中晶内针状铁素体组织和热影响区中粒状贝氏体组织引起的硬度波动和偏高,是导致焊缝处发生应力腐蚀断裂的主要原因。电化学试验和残余应力测试,也进一步证实了X100钢级螺旋缝埋弧焊管焊接接头比管体更易于腐蚀。     

焊管压扁开裂的原因分析

某厂家的焊管在压扁试验过程中开裂,为找出焊管开裂的原因,在实验室对未开裂焊管进行了压扁验证试验,观察了开裂管的宏观形貌。并采用微观断口观察、金相分析及金属流线上升角测定等测试分析手段进行综合分析。结果表明,焊管开裂的主要原因是由于焊管中存在的硫化物夹杂破坏了焊管金属的连续性,在焊接过程中,焊缝处于较大挤压力下,使得金属流线上升角过大且露头,从而引起开裂,裂纹沿着管材的中心偏析位置向内扩展。     

X80钢级厚壁螺旋缝埋弧焊管导向弯曲不合格原因分析

针对X80钢级Φ1 219 mm×22 mm大直径厚壁螺旋缝焊管试制过程中连续出现的导向弯曲试验不合格问题,通过化学成分分析、力学性能试验、显微组织及开裂断口形貌观察等方法,对导向弯曲开裂原因进行了分析。结果表明:开裂钢管焊接接头热影响区存在明显软化;在断口上多处存在的夹渣和气孔等焊接缺陷诱发了断裂的裂纹源;弯曲塑性变形引起熔合线附近粗晶区中硬而脆的M/A岛与板条铁素体基体间的界面产生较大的应力集中,导致弯曲开裂。提出了有针对性的建议。     

汽车B柱开裂原因分析

某热成型板汽车B柱在整车碰撞试验后发生开裂,对其进行断口分析、微观组织检验、力学性能研究,综合分析了其开裂原因.结果 表明,该热成型板B柱由于焊接工艺问题,使用的CO2气体保护焊在焊缝不完全正火区,存在异常的贝氏体组织,且有带状组织存在,硬度远低于正常部位及技术要求,在碰撞后发生开裂.     

小尺寸环形焊缝对接焊管焊接变形控制研究

针对环形焊缝焊管接头焊接时焊接局部升温快,焊接变形高,残余应力高等问题,采用有限元法对焊接过程的变形和残余应力研究.分析常用结构尺寸、材料、焊接温度下焊管热变形及残余应力分布情况;基于热变形计算不同尺寸下焊管预弯曲范围,降低焊接过程中的变形.同时对数值仿真模型进行试验对比验证.分析发现,焊缝两侧焊管的残余应力和变形分布...     

HC750/980MS马氏体钢焊管焊缝锯切开裂的原因

采用电阻焊工艺焊接的HC750/980MS马氏体钢管飞锯锯切后发现焊缝开裂。为了弄清其开裂的原因,对两件开裂焊管即管1和管2进行了化学成分分析、金相检验和力学性能检测,并分析了锯切过程中焊缝的受力状况。结果表明：焊管1母材强度较高、塑性较差,导致母材、热影响区和焊缝的变形性能不同而焊缝锯切开裂;焊管2母材强度较低,在相同的焊接压力下产生了搭接,降低了焊缝的有效厚度并产生应力集中,在锯切力的作用下焊缝开裂。通过降低HC750/980MS钢的碳和钛含量,提高铬含量,严格控制钢板力学性能的均匀性,解决了HC750/980MS钢焊管焊缝锯切开裂的问题。     

S380高频焊管焊缝开裂分析

针对S380热轧板焊管开展压扁和扩孔试验时焊缝开裂问题,利用扫描电镜、金相显微镜和显微硬度检测手段对焊接接头进行组织观察和性能检验。试验结果表明,S380焊缝熔合线处出现魏氏组织和焊缝中心尺寸较大的熔融金属是导致焊管压扁试验产生开裂的主要原因,采取了加大焊接棍挤压力、加快焊缝金属冷却速度和使用了微合金化成分体系材料等针对性改进措施后开裂率明显降低。     

Q235B钢焊管断裂原因分析

通过对直缝焊管断口宏观检查、断口微观分析、材质成分分析、金相组织检验、非金属夹杂分析、有限元分析,探讨焊管断裂原因。结果表明,焊管断裂为脆性断裂;焊接过程中形成的原始裂纹造成应力集中,是焊管断裂的主要原因;焊接过热区出现的魏氏组织,降低了材料的韧性,促进了焊管的断裂。     

张力减径焊管的压扁性能研究

研究了高频焊接钢管在焊接及热轧张力减径后组织和压扁性能的变化。研究结果表明:高频焊接过程除造成焊接热影响区与基体的组织差异外,还改变了钢中金属流线的方向和连续性;焊管经热轧张力减径后,随变形量的增加而变化的热影响区组织与基体组织趋于一致;焊接过程中金属流线方向的改变及钢中夹杂物数量较多,将导致压扁试验时断口多在焊接热影响区一侧。     

不同成形状态2195铝锂合金GTAW焊接头的组织与性能

采用喷射沉积2195铝锂合金旋态和锻态材料进行了GTAW对接焊,检测了接头抗拉强度和维氏硬度,观察了接头金相组织及断口形貌,对接头各区域进行了EBSD表征和微观特征量的统计分析,讨论了接头微观组织与力学性能的相关性.结果表明,旋、锻态材料具有良好的GTAW工艺性,接头抗拉强度达到了各自母材的71％和68％,断后伸长率达...     

钢轨闪光焊接工艺与接头落锤试验分析

试验采用YHG-1200TH型移动式钢轨闪光焊机,焊接武钢60 kg/m U71Mn G热轧态钢轨.通过观察分析焊接曲线中闪平、脉动闪光、加速闪光与顶锻保压各阶段电流、电压、钢轨位移、压力等因素,结合接头落锤试验情况,调整并优选出合理工艺参数;分析焊接热输入与顶锻量间的搭配关系及接头抗落锤次数,观察断口与接头显微组织.结果表明,试验用钢轨闪光焊接热输入在11.5~12.5 MJ之间且顶锻量在15~16 mm之间时,接头抗落锤情况较集中,质量稳定性好;合理工艺参数焊接且经落锤检验合格的接头断口无明显缺陷,焊缝及热影响区组织为珠光体和少量铁素体,未见马氏体、贝氏体组织或其它缺陷.     

API X65管道深水铺设GMAW横向焊接温度场

为了应对管道深水铺设GMAW横向焊接熔池下坠、窄坡口、无衬垫等挑战,建立了管道三维模型并进行了网格划分,利用材料软件生成了API X65温度场材料数据库,通过模拟温度场云图与实际焊缝截面的匹配校核了Goldak双椭球热源模型,管道焊接温度场分布SYSWELD软件模拟结果与实际焊接过程相符合. 建立了焊接温度场测试系统,通过背孔法埋设的热电偶测量了API X65管线钢平板焊接的热循环曲线. 测试曲线与SYSWELD仿真曲线具有相同的温度升降趋势,上板节点温度也均明显低于下板节点温度. 采用焊缝截面平均热循环曲线作为热源进行了多道焊模拟,并进行了试验. 结果表明,多道焊焊接变形是由焊接工艺参数与残余应力释放共同确定的.     

窄间隙MAG立焊动态过程模拟及热物理特性

窄间隙MAG焊(NG-MAG)过程中电弧摆动和分时熔合技术是保证侧壁熔合良好的关键. 通过对摆动电弧移动过程中速度大小和方向不断变化规律的分析,在经典双椭球热源模型的基础上采用坐标变换法建立了NG-MAG立焊摆动电弧动态热源模型. 温度场模拟结果表明,NG-MAG立焊热循环曲线呈"多峰"现象,焊缝表面成形似"积木"而截面成形似"哑铃",与试验结果基本吻合. 分析认为"多峰"现象主要由电弧热源逐次逼近而后远离所致,而"积木"和"哑铃"的成形特点与移动过程中电弧速度(热输入)的周期变化及焊接熔池的动态变化高度相关,上述热特点对后续进行NG-MAG立焊组织演化研究提供技术支持.     

Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Welded 5083 and 7075 Aluminum Alloys

Through microscopy, mechanical testing, and numerical modeling, the microstructure and mechanical performance of friction stir welded aluminum alloys 7075-T651 and 5083-H111 were characterized. In particular, the influence of the weld configuration, i.e., the locations of the 7075 and 5083 alloys alternately on the advancing and retreating sides, on material flow, microstructure, and mechanical properties was considered. Thermographic data in conjunction with a process simulation demonstrated that the weld configuration significantly impacts heat generation during friction stir welding. The microstructure in the stir zone was a clear visualization of the material flow and was characterized by a vortex-like structure with alternating bands of the alloys being joined. These bands differed in elemental content and grain size. The microstructure became more complex when greater heat generation (higher temperatures) occurred. The weld configuration strongly influenced the material flow, but did not impact the tensile properties (such as yield strength, tensile strength, and elongation). The configuration of 5083 on the advancing side and 7075 on the retreating side produced the most uniform material flow. The joint efficiencies of all tested welds were above 100%.     

800 MPa级高强钢焊接接头组织及力学性能

采用焊条电弧焊和气体保护焊两种方法,分别对具有良好抗焊接裂纹敏感性的800 MPa级船体用钢对接接头进行两种工艺的焊接,并对其焊接接头进行显微组织分析和力学性能试验. 结果表明,两种焊接方法焊缝组织主要为交织分布的板条马氏体、贝氏体,以及一定量的针状铁素体,板条间有残余奥氏体,SMAW(焊条电弧焊)焊缝宏观金相可见明显氧化夹杂;两种焊接方法所得焊接接头具有相似的硬度分布,抗拉强度相当,且均断在母材,但SMAW侧弯试验件出现0.5 mm裂纹;?50 ℃下SMAW接头冲击韧性低于GMAW(气体保护焊)接头,SMAW断口由河流花样的准解离小刻面和少量的韧窝组成的撕裂棱构成,属于韧-脆混合断裂,GMAW断口由小且深的韧窝构成,属于典型的韧性断裂.     

镍基焊材返修P92小径管焊口工艺

P92钢是新型铁素体耐热钢,目前国内采用其匹配焊材进行返修,焊后需进行再次热处理,而多次热处理会造成管壁的性能下降,且需要花费大量的时间和成本。在临时性返修没有匹配焊材的情况下,采用镍基焊材进行P92钢管焊口返修,返修后免做热处理,避免多次热循环对管子性能的影响,然后进行各项性能试验。结果表明,返修后的焊接接头拉伸试验合格,断裂位置位于母材;焊缝、热影响区、母材的硬度值符合规定要求;焊缝、热影响区的冲击值符合规定要求;金相组织合格。试验证明,采用镍基焊材进行临时性返修试验是可行的,但对于高温时效性能及持久强度性能,还需要进一步研究。     

大线能量焊接用FH500高强船板钢的研制与焊接试验

采用复合微合金化的成分设计,通过TMCP(热机械处理)工艺开发了适应大线能量焊接的FH500高强船板钢。运用埋弧焊和垂直气电立焊对FH500船板钢进行了焊接试验,对两种焊接方式的焊接接头分别进行了拉伸、弯曲、冲击等力学试验,研究了不同热输入值对接头力学性能的影响;运用透射电镜对焊接热影响区组织析出物进行了分析。结果表明:FH500高强船板钢组织以针状铁素体为主,具有良好的强韧性匹配;两种焊接方式接头力学性均能满足船级社标准。焊接热影响区(HAZ)组织为针状铁素体和贝氏体组织,晶内含有大量纳米级析出物,能谱显示,其成分为钛铌的复合析出物。     

高氧TC4/TC17钛合金线性摩擦焊接头组织特征及力学性能

对高氧TC4/TC17异质钛合金进行线性摩擦焊试验,研究了焊接接头各区域组织特征、焊接界面合金元素扩散行为及力学性能. 结果表明,焊接过程中焊缝区发生了相变及动态再结晶,形成细小的等轴晶粒. 高氧TC4侧焊缝区形成针状马氏体,TC17侧形成亚稳定β相;两侧热力影响区晶粒均发生了破碎,沿着振动方向拉长. 焊后冷却阶段在焊合线附近出现合金元素扩散现象,扩散区域狭窄. 焊缝中心处显微硬度值最高达到420 HV,高氧TC4侧显微硬度随着靠近母材而逐渐降低;TC17侧显微硬度随着远离焊缝中心迅速升高. 拉伸性能测试结果表明,接头抗拉强度与高氧TC4母材相当.     

G115钢管埋弧自动焊焊缝冲击性能不足的原因分析及热处理修复措施

采用埋弧自动焊(SAW)对大口径厚壁G115钢管进行焊接,焊后经785℃回火后发现焊缝冲击吸收能量低于标准要求的最低值。通过对焊接方法、焊材及回火温度的分析和试验表明,焊缝的回火温度超出了熔覆金属的Ac₁点,产生不完全相变组织,且碳化物回溶、沉淀强化作用减少、马氏体亚结构和位错密度降低、析出相长大粗化等多种因素的交互作用最终造成了焊缝冲击性能的下降。采用1080℃×3 h正火+770℃×6.5 h回火的热处理修复后,焊缝的冲击性能得到大幅度的提升。