42CrMo转子轴与Q235B辐板焊接工艺

风力发电机转子为合金钢42CrMo和Q235B异种钢焊接结构,采用SMAW和MAG复合热源焊对其进行焊接试验,通过金相显微镜、万能力学试验机和扫描电镜等分析方法观察和分析接头的组织性能及冲击断口形貌。结果表明:焊接热输入的增加会降低42CrMo和Q235B焊接接头的弯曲性能及低温冲击性能,实际电机转子焊接时应控制焊接热输入、预热温度和层间温度;小热输入焊接工艺制备的42CrMo和Q235B异种钢焊接接头的金相组织、力学性能和冲击断口形貌等技术指标满足企业相关规范,对后续的电机转子的焊接提供有力的技术支持。     

热输入对Q890D低合金高强钢焊接性能的影响

通过分析不同焊接热输入下Q890D钢板的焊接接头金相组织及热影响区硬度,考察了不同焊接热输入对其焊接接头强度、-20℃低温冲击吸收能量的影响。结果表明,Q890D钢在热影响区存在明显淬硬现象。当焊接热输入由低向高变化时,热影响区的硬度有上升趋势,而表面焊道的热影响区硬度远远高于打底焊道,说明多层多道焊时,后道焊缝对前道焊缝的热处理效果比较明显,减少了热影响区的淬硬组织。打底焊道的热影响区硬度低于焊缝及母材,存在焊后软化现象,焊接时需尽量避免过大的焊接热输入。焊缝金属中粗大贝氏体组织的增加,导致焊缝金属低温冲击吸收能量普遍低于热影响区。随着热输入的减小,焊接接头的抗拉强度和冲击吸收能量(包括焊缝、熔合线及HAZ)都有很大的提升。说明焊接热输入在一定范围内的变化对整个焊接接头强度及塑韧性有较大的影响。     

Q235B/304L复合板焊接接头组织与性能研究

采用SMAW焊接Q235B/304L双金属复合板,利用光学显微镜和EDS分析了焊接接头显微组织及合金元素分布,并且测试了焊接接头力学性能。研究结果表明,焊缝组织主要为奥氏体和少量δ铁素体,熔合线附近生成少量板条马氏体和魏氏体组织;碳钢侧熔合线附近Cr元素未发生明显稀释,Ni元素稀释明显,同时C元素发生了少量扩散;焊接接头抗拉强度为499 MPa,焊缝和热影响区冲击吸收功分别为103 J和59 J,焊接接头各区硬度不高于HV10350,均满足技术指标和使用性能要求。     

焊接工艺对Q460钢CO_2气体保护焊接头冲击断裂行为的影响

研究了CO_2气体保护焊接工艺(实心焊、药芯焊)对低合金高强Q460钢焊接接头组织及其冲击韧性的影响。结果表明:与相同热输入的实心焊接相比,药芯焊可使接头熔合区等轴晶比例增加、原始奥氏体晶粒细化,同时能够降低热影响区宽度;接头热影响区发生硬化,药芯焊接头热影响区硬化幅度相对较低,而且其熔合区硬度明显低于实心焊接头熔合区硬度;接头的冲击吸收能量随试验温度的降低而下降,在室温至-40℃范围内,药芯焊接头具有更高的韧性,当温度低于-40℃,两种接头的冲击吸收能量差别不大。     

焊接热输入对Q890/Q550异种钢激光-MAG复合焊接头组织及力学性能的影响

采用激光-MAG复合焊进行了Q890/Q550异种钢焊接试验,研究不同焊接热输入对异种钢焊接接头显微组织和力学性能的影响。试验结果表明,在相同热输入下,焊缝两侧过热区主要由板条马氏体和少量贝氏体组织组成,细晶区为致密的板条马氏体组织,Q890钢侧的马氏体含量比Q550侧多,板条更加粗短,焊缝冲击断口具有剪切韧窝特征,冲击韧性优于热影响区;随着热输入从3.5 kJ/cm增加到9.6 kJ/cm,过热区晶粒粗化,贝氏体逐渐增多,马氏体含量减少,焊缝和热影响区冲击吸收能量略微减小。三种热输入下拉伸试件均断在母材Q550钢,断后伸长率相当,断裂方式为韧性断裂,焊接接头强度高于母材。     

SUS304/Q235B双金属冶金复合螺旋管激光-CMT复合焊+埋弧焊接头组织及性能

采用激光-CMT复合焊+埋弧焊的焊接工艺对SUS304/Q235B双金属冶金复合螺旋管进行了生产试制,利用OM,EDS研究了复合管焊缝微观组织特征及合金元素分布,同时检验了焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,焊缝合金成分合理,合金元素稀释率低。内焊焊缝(CMT区域)微观组织为奥氏体+铁素体+碳化物析出相,内焊焊缝(LBW区域)微观组织为奥氏体+铁素体+马氏体,Q235B基层焊缝微观组织为铁素体+珠光体;焊接接头抗拉强度平均值为451 MPa,-10 ℃下焊缝及热影响区的冲击吸收能量平均值分别为167 J和236 J,焊接接头面弯、背弯180°拉伸面无裂纹(弯轴直径45 mm),焊缝硬度最高值为285 HV10;晶间腐蚀试验后,管体与焊缝弯曲180°拉伸面无裂纹(弯轴直径4 mm)。SUS304/Q235B双金属冶金复合螺旋管激光-CMT复合焊+埋弧焊接头的各项性能均符合相关标准的要求,能够满足饮用水输送工程的应用需求。 创新点： 区别于传统螺旋焊管的双面埋弧焊,采用了激光-CMT复合焊(内焊)+埋弧焊(外焊)的工艺对SUS304/Q235B双金属冶金复合螺旋管进行焊接,形成了“Y+V”形的焊接接头形貌,减小了内、外焊缝的重合量,有效地控制了不锈钢复层一侧焊缝合金元素的稀释及碳钢基层一侧焊缝合金元素的过量裹入,避免了内、外焊缝高硬相的产生,提升了焊接接头的综合性能。     

粗晶热影响区比例对09MnNiDR焊接接头冲击韧性的影响

通过对09MnNiDR低温压力容器用钢埋弧焊焊接接头热影响区不同位置处的冲击吸收能量的测试、冲击断口以及微观组织的观察分析,确定了09MnNiDR焊接接头的组织特征以及最薄弱区域,并深入讨论了最薄弱区域对焊接接头冲击韧性的影响. 结果表明,在?70 ℃时,焊接接头母材、亚临界热影响区、临界热影响区、细晶热影响区平均冲击吸收能量均在270 J以上,表现出良好的韧性. 焊缝的平均冲击吸收能量为139 J. 焊接接头韧性最薄弱区域为粗晶热影响区,当缺口完全位于粗晶热影响区时,冲击吸收能量为20 J,相比于母材冲击韧性损失高达92.7%. 粗晶热影响区的显微组织为粗大的粒状贝氏体、板条贝氏体以及块状铁素体组成的复合组织. 随着缺口尖端前沿粗晶热影响区比例的增加,其分布位置越靠近缺口尖端,试样的冲击吸收能量越小,充分体现出最薄弱区域对冲击韧性的影响.     

Q235钢与316不锈钢异种钢焊接接头组织及力学性能的研究

采用手工电弧焊,填充A307焊条,对Q235钢和316不锈钢进行焊接,得到两种钢的焊接接头。利用金相显微镜对焊接接头的不同区域进行显微组织分析,通过扫描电镜能谱仪对焊接接头进行元素扫描,利用维氏硬度计对焊接接头的硬度进行测定。结果表明:在Q235钢和316不锈钢焊接接头中,焊缝组织呈柱状晶生长,在近焊缝一侧Q235钢中产生脱碳层而软化,在近Q235焊缝一侧出现增碳层而硬化,靠近焊缝的Q235钢热影响区出现针状铁素体组织,热影响区晶粒相对较粗大。316不锈钢热影响区和母材区组织均为奥氏体,Q235钢母材区组织为铁素体与珠光体。通过线扫描发现镍、铬元素在焊缝区域分布基本均匀。焊接接头中焊缝区硬度最高,约为195HV,Q235钢的硬度最低,约为121HV。     

CAP1400核电站接管和安全端焊接接头性能

研究CAP1400核电站接管和安全端焊接工艺性和接头力学性能。结果表明,焊接接头无损探伤和力学性能试验结果均满足设计要求。室温及350℃条件下,SA-508 Gr.3 Cl.2母材与690焊缝金属屈强比基本保持不变,但SA-182 F316LN屈强比下降较明显;焊接热循环导致焊接热影响区冲击韧性降低,在不同冲击试验温度下,SA-508 Gr.3 Cl.2吸收能量基本维持在230 J以上,但-21℃时母材热影响区吸收能量降低至150 J左右。     

SA508-Gr.3钢变参数回火焊道焊接接头组织与性能研究

针对满足核级标准要求的SA508-Gr.3钢,采用变参数回火焊道焊接技术在母材上使用自动TIG焊焊接工艺进行平板堆焊,然后对焊接接头热影响区的组织和性能进行研究。试验结果表明,通过变参数回火焊道技术获得的焊接接头热影响区的粗晶区和临界粗晶区均能够得到综合性能较好的回火索氏体组织,热影响区显微硬度整体低于300 HV,而热影响区各分区-20℃下冲击吸收能量平均可达170 J,这与采用同参数调质模式的回火焊道技术获得的焊接接头热影响区的相应数据是相当的。     

热处理对极寒服役条件下弯管用X70钢焊接接头组织和性能的影响

采用手工焊条电弧焊焊接X70管线钢,模拟弯管热煨工艺,对焊接接头进行调质处理,采用950 ℃淬火,分别采用500、550和600 ℃回火,研究回火温度对X70管线钢焊接接头组织形貌和力学性能的影响。结果表明,经过调质处理后,焊缝中心和热影响区组织为回火索氏体,-45 ℃低温冲击吸收能量明显下降。随着回火温度的升高,焊缝组织中碳化物析出增加,分布逐渐均匀,针状铁素体增加,冲击吸收能量增加。在550 ℃回火时,热影响区-45 ℃低温冲击吸收能量最高,在600 ℃回火时,热影响区组织粗大,析出碳化物粗大,低温冲击吸收能量降低。调质处理后,焊缝中心硬度最高,拉伸时从母材处断裂,强度满足要求。由此可知,焊接接头在550 ℃回火时可以获得最佳强韧匹配性能。     

机械振动加速度对Q460D钢埋弧焊接接头组织与性能的影响

研究了振动加速度对不同焊接线能量下Q460D钢埋弧焊焊接接头组织、显微硬度和冲击性能的影响,分析了振动加速度的作用机理。结果表明,机械振动可以改善Q460D钢埋弧焊焊接接头焊缝区显微组织,使得铁素体更加细密,组织均匀性提高;不同焊接热输入下Q460D钢埋弧焊焊接接头的显微硬度峰值出现在热影响区粗晶区内,而焊缝区的硬度偏低,且振动加速度在8 m/s~2时,焊缝区和粗晶区的显微硬度相对较高;较小的焊接线能量(30.4 kJ/cm)与较高的振动加速度(12 m/s~2)以及较大的焊接线能量(35.5 kJ/cm)与较小的振动加速度(4 m/s~2)可以使得Q460D钢焊接接头具有较高的冲击功。     

焊接接头的抗动载断裂特性

阐述了焊接材料的脆性和延性断裂的裂纹产生与扩展过程,以及脆性和延性断裂的断口形貌特征。在承受动载的试验方法中,示波冲击试验能够同时测出材料的启裂功和止裂功,文中介绍了以下三种材料的示波冲击试验结果:低碳贝氏体钢模拟热影响区不同部位的冲击吸收能量,10Ni5CrMoV钢焊接区不同部位的冲击吸收能量以及HQ100钢在不同热输入时过热区的冲击吸收能量。     

Q690D低合金高强钢模拟焊接热影响区的组织和性能

使用Gleeble-3500热模拟机对Q690D低合金高强钢进行了焊接热模拟,得到了一次和二次焊接热循环时不同峰值温度和冷却时间下的热影响区组织,并进行了显微组织观察、硬度测试、冲击性能测试及断口形貌分析。结果表明,一次焊接热循环时,随着焊接热循环峰值温度的增加,试样显微组织逐渐粗化,并由粒状贝氏体组织向上贝氏体和板条马氏体组织转变,硬度增加,冲击性能恶化。热循环峰值温度为900℃时,冲击吸收能量最大为78.95 J;峰值温度为1350℃时,冲击吸收能量最小值仅为17 J。冲击断口由延性断裂向解理断裂转变。在同一峰值温度下,随着冷却时间t;的增加,试样硬度降低,而冲击吸收能量也随之降低。二次焊接热循环时,试样显微组织晶粒粗大,主要为板条马氏体,且硬度更高,冲击性能继续恶化,冲击吸收能量最低值仅为24.99 J,冲击断口主要为解理断离和准解理断裂,说明二次焊接热循环导致试样性能变差。     

不同Nb含量X80钢管环焊热影响区的微观组织与韧性

为研究Nb含量对焊接热影响区微观组织和性能的影响,采用熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)和手工焊条电弧焊(shielded metal arc welding,SMAW)对0.055%Nb和0.075%Nb含量的X80钢管进行环焊.采用夏比冲击试验和金相分析方法,研究热影响区的微观组织差异和夏比冲击韧性.并借助扫描电镜和超高温激光共聚焦显微镜分析不同Nb含量X80管体的微观组织对热影响区性能的影响.结果表明,在0℃和-20℃时,0.075%Nb和0.055%Nb的X80钢管GMAW环焊接头热影响区均具有较高的冲击韧性,其平均冲击吸收能量均高于150 J.其中0.055%Nb略高于0.075%Nb的GMAW环焊接头热影响区夏比冲击吸收能量;焊接热输入较低时,0.055%Nb低于0.075%Nb的X80环焊接头粗晶区的韧脆转变温度,具有更好的低温韧性.焊接热输入较高时,0.075%Nb的X80环焊接头粗晶区具有更高的上平台冲击吸收能量,且上平台温度和韧脆转变温度也更低,其低温韧性也更优异;还发现了X80环焊接头热影响区的冲击韧性不仅与热输入量和热影响区...     

热循环方式对Q690 TMCP钢粗晶区组织和性能的影响

对比了两种热循环(实际焊接与模拟单道次焊接)对Q690 TMCP钢粗晶区组织性能的影响。结果表明:模拟焊接热循环条件下,随热输入增大粗晶区组织分别经历了板条马氏体、回火马氏体、上贝氏体及粒状贝氏体转变,粗晶区冲击功随热输入能量的增大先增大后减小,峰值对应热输入20 kJ·cm-1;相同热输入能量的实际焊接试样粗晶区的冲击功变化趋势与模拟焊接试样相似,但数值均低。分析得出,实际焊接试样粗晶区中新生M-A组元导致了其冲击功相对更低。     

Q235B/304复合板焊缝元素扩散分析与性能研究

采用SMAW焊接Q235B/304双金属复合板。利用光学显微镜和EDS分析焊接接头显微组织及合金元素分布,测试焊接接头力学性能。结果表明,焊缝组织主要为奥氏体和少量δ铁素体。碳钢侧熔合线附近C元素发生了少量扩散,Mo元素稀释明显,Cr元素有少量稀释,Ni元素未出现明显稀释。THNi317-THA062焊缝金属扩散层及不锈钢侧焊道未出现明显的C元素扩散和合金元素稀释。焊接接头平均抗拉强度为501 MPa,焊缝和热影响区冲击功分别为129 J和65 J,焊接接头各区硬度均低于350 HV_(10),满足技术指标和使用性能要求。     

SA508-3钢回火焊道实现的热循环条件

使用焊接热模拟技术研究了SA508—3钢回火焊道实现的热循环条件,试验结果表明,粗晶区和临界粗晶区在经历峰值温度650℃的二次焊接热循环后均可以形成以回火索氏体为主的显微组织,显微硬度低于350HV,冲击吸收能量高于100 J,均满足标准要求。粗晶区和临界粗晶区在经历峰值温度950℃的焊接热循环基础上再经历峰值温度650℃的焊接热循环时,均可得到晶界附近细小的回火索氏体和晶粒内部的回火索氏体组织,显微硬度330 HV左右,冲击吸收能量达到190 J。基于热模拟试验结果,找到了两种回火焊道实现的焊接热循环条件。     

高焊接性能耐候桥梁钢Q370qEW的研制

利用试验轧机试制20 mm和30 mm厚Q370qEW高焊接性耐候钢板,研究了钢的连续相转变行为、显微组织和力学性能,用热模拟和焊接试验评定了钢板的焊接性能。结果表明,当二开轧温度≤900℃,压下率≥50%,终冷温度≤564℃,可得到多边形铁素体加少量贝氏体;钢板屈服强度≥370 MPa,抗拉强度≥510 MPa,伸长率≥20%,-40℃冲击吸收能量≥100 J。焊接热模拟试验表明,当热输入量≤216 kJ/cm时,焊接热影响区由晶界铁素体、多边形铁素体和针状铁素体构成,其-40℃冲击吸收能量≥100 J。对20 mm厚钢板进行了热输入量为99 kJ/cm的双丝埋弧焊接,无预热和焊后热处理,焊接接头质量良好,接头抗拉强度为525 MPa,热影响区熔合线和熔合线+1 mm处的-40℃冲击吸收能量分别≥150 J和≥180 J。试验结果揭示了钢板良好的焊接性能。     

X70管线钢焊接接头调质处理后的低温冲击韧性

分别采用手工焊条电弧焊和单丝埋弧焊工艺焊接X70管线钢,对其焊接接头进行调质处理,研究焊接方法对调质处理后X70管线钢焊接接头力学性能、组织形貌、大角度晶界密度等的影响。结果表明:手工焊条电弧焊焊缝中心和热影响区的冲击吸收能量远高于单丝埋弧焊焊缝;单丝埋弧焊焊缝和热影响区组织中的粗大贝氏体板条束、大块状铁素体是降低其冲击吸收能量的主要原因,手工焊条电弧焊焊缝组织中的细小且按不同位向错综排列的针状铁素体以及较高的大角度晶界密度是提高其冲击吸收能量的主要原因。