高氮钢激光-电弧复合焊接气孔控制方法研究*

为了掌握高氮钢复合焊接气孔控制的有效方法,研究电弧能量、激光能量和振动频率对焊缝气孔的影响。从气孔率方面分析焊缝气孔的产生原因,并从电流和电压波形及熔滴过渡方面分析其对焊接过程稳定性的影响。熔池流动与焊缝气孔具有一定的关联性,并从熔池流动状态方面分析其对气孔的影响。激光匙孔的形成需要一定的阈值能量,匙孔穿透状态对气孔率有直接影响,依据激光匙孔底部受力情况,分析匙孔状态对焊缝气孔率的影响。结果表明：气孔率随电弧能量或激光能量的增加而呈先升后降的变化趋势,电弧能量4 800 J(I=200 A,U=24 V)时,气孔率最低,仅为0.49%;而激光功率为2.8 kW时,气孔率降为最低,仅为0.14%;施加振动后焊缝气孔率均明显减小,气孔率随着振动频率的增加而先降后升。适当的电弧能量或激光能量可有效抑制焊缝内气孔数量,振动频率为35 Hz时抑制气孔效果最好。     

高氮钢激光-电弧复合焊接熔池表面流动行为

焊接熔池流动行为是影响焊缝成形和接头质量的关键因素之一,其特征难以直接获取。试验采用ZrO₂颗粒作为示踪粒子,利用高速相机观察示踪粒子运动轨迹,开展高氮钢激光-电弧复合热源焊接熔池表面流动行为的研究。研究结果表明：单独激光焊接时,其熔池的流动主要受匙孔尺寸变化的影响;单独电弧焊接时,其熔池的流动则主要受电弧压力和熔滴进入熔池时所产生的冲击力的影响;而激光-电弧复合焊接时,其熔池的流动既受电弧压力和熔滴进入熔池时所产生的冲击力的影响,同时,匙孔的存在也会影响其熔池的流动。在激光-电弧复合焊接过程中,示踪粒子的直线移动距离随着焊接电流和电弧电压的增加而增加;而激光功率的改变对其直线移动距离的影响并不显著。研究结果揭示了不同焊接工艺及其参数对高氮钢焊接熔池表面流动行为的影响规律,为高氮钢焊接工艺的选择提供了理论依据。     

ODS钢的电化学腐蚀性能研究

采用PGSTHT30型电化学工作站,对不同种类的ODS钢在1mol/L的硫酸溶液中的电化学腐蚀特性进行了研究,测量了极化曲线和自腐蚀电位,对腐蚀形貌进行了分析。研究表明:弥散强化合金随着Cr含量的增加,能够有效提高耐蚀性。     

高氮钢激光-电弧复合焊焊缝成形多元非线性回归模型

基于响应面法设计方法,进行Nd:YAG激光-熔化极活性气体保护焊(Metal active gas welding,MAG)复合焊高氮钢的平板堆焊试验,获得焊缝熔深、熔宽、余高数据,采用逐步回归法筛选出对焊缝形貌影响显著的因子,建立多元非线性数学回归模型,通过方差分析和回归分析得出该回归模型的R2分别如下:熔深H为0.932,熔宽W为0.915,余高A为0.910,PF值均小于0.001。模型分析结果表明激光功率、焊接电流、电弧电压和热源间距四个因素的主效应和交互作用对焊缝形貌有着很大的影响,其中对熔深影响最大的主效应是激光功率,交互效应是激光功率与电弧电压;对熔宽影响最大的主效应是焊接电流和电弧电压,交互效应是焊接电流与热源间距、电弧电压与热源间距和激光功率与电弧电压;对余高影响最大的主效应是焊接电流,交互效应是电弧电压与热源间距。试验验证结果表明模拟结果和试验结果相吻合。     

在钢的Ms点以上车削堆焊层

我厂对于在≤450℃的水、蒸汽、石油等介质中工作的高中压阀门,其关键件——阀瓣的密封面一般是采用锦州电焊条厂生产的JH-D516Ma焊条,进行手工堆焊,然后再经切削加工而成。由于堆焊层具有良好的耐热、耐磨、耐蚀及抗热裂性能,焊前可不预热,焊后也不再热处理。堆焊层化学成分相当于在2Cr13不锈耐酸钢的基础上增加了Mn含量(见表)。     

不锈钢堆焊层提高A204GrA钢的高温抗氢蚀性能研究

本文针对Ａ２０４ＧｒＡ 钢氢腐蚀事例的增多, 试验研究了不锈钢堆焊层对Ａ２０４ＧｒＡ 钢抗高温氢腐蚀的作用, 研究结果表明： 不锈钢堆焊层使Ｎｅｌｓｏｎ 曲线中的Ａ２０４ＧｒＡ 曲线升高, 相当于提高了Ａ２０４ＧｒＡ 钢的高温抗氢蚀能力。利用以上试验结果, 分析了一台位于Ｎｅｌｓｏｎ 曲线中不安全区的Ａ２０４ＧｒＡ 钢加氢反应器,表明在不锈钢堆焊层的作用下, 该反应器在检验周期内不会发生氢腐蚀     

缓蚀剂对高氮钢在油田采出液中耐蚀性的影响

以Cr13钢为对比分析了熔炼制备的高氮钢金相组织,并通过动电位极化曲线及阻抗谱对高氮钢在油田含缓蚀剂介质中的电化学行为进行研究。结果表明,高氮钢的组织由索氏体和莱氏体组成,无偏析现象,高氮钢在油田采出液中的钝化区间宽,击穿电位高,钝化膜比Cr13钢更稳定。随着缓蚀剂浓度的增大,高氮钢维钝电流减小,电荷传递电阻增加,耐蚀性提高,但浓度增大到一定程度后,缓蚀效果增加不明显。     

高氮钢-不锈钢电弧增材制造表面形貌研究

为了对异质材料电弧增材成型的结构机理进行研究,采用机器人电弧增材成型技术,对高氮钢多方式(普通单道、单道多层、多道单层)沉积表面进行分析,筛选最佳工艺参数、焊道间间距,进行电弧交织结构的增材成型。试验结果表明:高氮钢单道焊缝随着沉积速度增大,表面气孔减少;高氮钢多层多道沉积时,送丝速度增大,表面气孔增多;通过最佳焊道间距的预测,得到的过渡层表面平整,表面成形精度达到亚毫米级。     

高氮钢TIG焊接数值模拟及组织性能分析

采用TIG热源进行高氮钢焊接研究,通过设置合理工艺,高氮钢可实现无微裂纹、无气孔的良好连接。采用有限元方法对高氮钢焊接的热力过程进行模拟,结合光学显微镜和扫描电镜等表征方法对接头的微观组织进行分析,同时对接头进行抗拉强度测试。结果表明,高氮钢TIG焊接头平均拉伸强度可达950 MPa。焊缝微观组织主要为粗大的奥氏体枝晶及少量铁素体。拉伸结果表明该接头为韧性断裂,断口表面有多种尺度的韧窝。     

核电站主泵的主轴、堆焊层和护环材料的抗腐蚀性能分析

本文阐述压水堆一回路主泵(冷却剂循环泵)的主轴、堆焊层和护环材料的试验研究,分析它们在常温下的点蚀行为和电偶腐蚀行为,在高温高压环境中的均匀腐蚀和应力腐蚀行为。分析结果表明,主轴、堆焊层和护环材料具有较好的抗点蚀能力,在发生点蚀后其膜具有自修复能力,能阻止点蚀的进一步发展;主轴-堆焊层电偶对、堆焊层-护环电偶对发生电偶腐蚀的电流密度分别为0.129μA/cm~2、0.039μA/cm~2,属于电偶腐蚀敏感性评价等级中的A级,两种电偶对具有很好的耐电偶腐蚀性能;主轴-堆焊层-护环焊接接头在300℃的高温水中腐蚀3000 h后,没有发生应力腐蚀,且均匀腐蚀速率仅为0.23 mg/dm~2·m。分析结果对主泵的主轴、堆焊层和护环的设计和选材具有重要指导意义。     

高氮钢复合焊接接头组织与力学性能研究

热输入对焊接接头组织与力学性能有重要影响。采用激光-电弧复合焊接方法,研究了不同电弧能量和激光能量下的接头组织、焊缝氮含量、拉伸与冲击性能及接头显微硬度。研究表明：焊缝组织为奥氏体+少量δ铁素体,焊缝中析出的δ铁素体随热输入加大而增多;当电流达到200A后,熔池液态金属中氮的溶解近于饱和,即使焊接电流增大,焊缝氮含量依然趋于恒定;而当激光功率增至2.0kW后,焊接过程中的匙孔维持在稳定状态,焊缝氮含量也近于恒定;拉伸断裂位置均在焊缝区,当焊接电流为200A时,平均拉伸强度最高,达到967.58MPa,当激光功率为1.6kW时,平均拉伸强度可达962.88MPa;焊缝冲击功随激光功率的增大呈先降低后升高的变化趋势,但随电流的增大其变化趋势相反;熔合线的冲击功随着焊接参数的变化呈现出相同的变化趋势,焊缝和熔合线的最大平均冲击功分别为47.60J和62.85J;拉伸和冲击的断裂形式均为韧性断裂;焊缝区显微硬度最低,导致拉伸测试时均断裂于焊缝区。     

不同腐蚀环境下高强铝合金腐蚀行为

针对航空铝合金材料在服役过程中因恶劣环境而导致材料腐蚀的问题,通过分析腐蚀形貌、腐蚀坑开口面积、腐蚀深度、点腐蚀坑数量、pH值、腐蚀产物等变化,研究2xxx航空铝合金在不同腐蚀环境(3.5%NaCl水溶液、模拟油箱积水溶液和潮湿空气)中的腐蚀行为和机理。结果表明,在3.5%NaCl水溶液中,铝合金试样表面腐蚀坑的产生主要发生在前24h内,其最大腐蚀坑深约为45μm,而在72~120h, 随预腐蚀时间的延长,腐蚀坑深度、个数的增加并不明显;铝合金试样在模拟油箱积水环境中的腐蚀规律与在3.5%NaCl水溶液中的相似,但腐蚀坑最大开口面积和腐蚀坑的个数明显减少;与前两种环境相比,试样在潮湿空气环境中的腐蚀程度明显减小,腐蚀坑总体个数最少,最大腐蚀坑深约在20μm以内,最大开口面积约在5000μm²左右,且随着腐蚀时间的增长,腐蚀坑之间的深度差距越来越小。     

20G钢锅炉弯管蚀孔的失效分析

对20G钢锅炉弯管的点蚀孔洞，用光学显微镜观察其显微组织，用直读光谱仪和电子探针对腐蚀前、后20G钢的成分和腐蚀产物进行了分析，讨论了产生点蚀孔洞的原因，并提出了提高弯管使用寿命的措施。     

两种模具堆焊修复用药芯焊丝堆焊金属的性能对比

对两种商用模具堆焊修复用药芯焊丝堆焊金属进行了硬度及冲击韧性对比试验,分析了性能产生差异的原因.结果表明:525焊丝堆焊金属的硬度及冲击韧性均高于136焊丝堆焊金属的;两种焊丝堆焊金属基体组织均由马氏体、贝氏体和铁素体组成,但525焊丝堆焊金属的晶粒尺寸较小,堆焊金属冲击断口的纤维区面积较大,韧窝更小、更多;两者韧性存...     

高铬铸铁自保护堆焊药芯焊丝的研制

研制了一种新型高铬铸铁堆焊药芯焊丝,其单道单层堆焊室温硬度为HRC48左右,便于切削加工,焊道层金属具有良好的抗裂性。该焊丝的最大特点是堆焊时采用普通埋弧焊机,不需加入任何保护气体和焊剂即能顺利进行堆焊,节省了保护气体或焊剂,简化了操作过程。介绍了焊丝设计原理及堆焊层金属的有关性能。     

Q460qNH高强度桥梁钢的耐蚀性能

采用实验室干湿交替加速腐蚀试验(CCT)和电化学方法对新研制的Q460qNH高强度桥梁钢的耐蚀性能进行了研究,并与普通高强度桥梁钢Q460q和耐蚀性能优良的SPA-H耐候钢进行了对比,对试验钢的耐蚀机理进行了分析。结果表明:研制的Q460qNH钢的耐腐蚀性能与SPA-H耐候钢的接近,明显高于Q460q钢的;添加少量的铜、铬、镍元素是使试验钢具有良好耐蚀性能的主要原因。