自保护药芯焊丝半自动焊焊缝韧性离散性成因分析及控制

文章系统介绍了扩散氢含量、夹杂物形态和分布以及焊缝中的微观组织对焊缝韧性及其离散性的影响,阐明了链状M-A组织是影响焊缝韧性及其离散性的本质导因,并从焊接热输入量、盖面焊接方式、焊接材料的选择、高Cr高N b母材焊接及焊接工艺评定等方面提出了改善焊缝韧性及其离散性的控制措施。     

填充金属对X100管线钢焊缝组织性能的影响

采用埋弧自动焊机和焊接热模拟试验机对X100管线钢进行了埋弧双丝焊接试验,对比分析了两种焊接工艺下得到的焊缝区组织性能的变化情况及影响因素,研究填充金属对X100管线钢组织性能的影响规律。研究结果表明,经过埋弧双丝焊所得X100管线钢焊缝组织主要以针状铁素体、粒状贝氏体和少量先共析铁素体组成,组织比较细小,与母材性能相比,焊缝区的冲击韧性良好,强度有待提高;经过焊接热模拟方法所得X100管线钢焊缝区的组织主要以板条贝氏体和少量粒状贝氏体组织组成,焊缝区的强韧性基本和母材保持一致。     

多丝直缝埋弧焊管焊缝形貌对热影响区冲击功的影响

为了研究多丝直缝埋弧焊管焊缝形貌对热影响区冲击功的影响,分析了直缝埋弧焊管焊接接头不同区域的组织和韧性分布规律,得出由于热影响区冲击试样刻槽处焊缝宏观形貌的不同,冲击试样刻槽所经过的焊缝、热影响区（HAZ）及母材的比例各不相同,造成HAZ冲击功结果不稳定。试验结果表明,稳定的焊缝宏观形貌,应从坡口准备、成型各工序、焊接工艺及操作等方面进行严格规范及标准化操作。     

无氧铜电子束焊接试验与分析

为了研究电流对无氧铜电子束焊接接头金相组织与性能的影响,采用30 mm厚的无氧铜板作为研究对象,选取不同电流进行电子束焊接试验,并对母材和焊接接头的显微组织进行了对比分析。结果表明:随着焊接电流的增大,焊缝宽度增加幅度不大,焊缝厚度增加明显,显微组织为铸态等轴晶粒,140 mA电流条件下焊缝柱状晶细化,接头塑性、韧性明显增强。     

基于应变设计的X80螺旋埋弧焊管

研究了应用于北极地区的某管线X80螺旋埋弧焊管,对其母材、焊接热影响区的强度和韧性、环焊缝的韧性、环焊缝和管体纵向之间的过匹配进行了分析。研究结果表明,X80螺旋焊管能够满足北极地区基于应变设计的苛刻要求。另外,焊接工艺的选择对焊接热影响区韧性有显著的影响,修改焊接工艺可以改进焊缝性能,管体横向和纵向强度之间适当的平衡可以实现环焊缝与管体的过匹配。     

3.5%Ni管材焊接及焊缝表面TIG重熔的工艺控制

A333Gr．3（3．5％Ni）管材焊接的主要问题是如何保证接头有足够的韧性。焊后热处理可以较好地改善焊接接头的韧性，但存在耗能大、工时长等问题。采用焊缝表面TIG重熔方式代替焊后热处理的工艺试验表明，虽然对焊缝韧性的改善效果比焊后热处理差一些，但与焊态相比已有了较大改善，并可满足母材使用要求。     

烧结焊剂对低碳低合金高强钢焊缝成分组织性能的影响

采用一种焊丝与不同焊剂相互匹配的焊接工艺方法，对平板焊接接头进行了低温夏比门冲击试验，化学成分分析，金相组织分析，冲击断口的ＳＥＭ分析。试验说明烧结焊剂应用于低碳低合金高强钢高速焊接，可以提高焊缝金属的低温韧性，其基理在于烧结焊剂使焊丝、焊剂中的Ｍｎ、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｖ，Ｔｉ等元素向焊缝组织得到不同的过渡，使焊缝组织先共析铁素体量减少，细小针状铁素体量增加，细化了焊缝金属组织，从而提高了焊缝的金属的低     

自卸货车液压油缸爆裂原因分析

为了探究自卸货车液压油缸在卸货作业过程中突然爆裂的原因,通过宏观观察、扫描电镜分析、光学显微分析和力学性能试验等方法,对液压油缸断裂处母材、焊缝及裂纹扩展区组织及性能进行了试验研究。分析结果表明,液压油缸爆裂起源于油缸表面焊缝,由于焊缝在扩散氢、拘束应力和淬硬组织的共同作用下产生延迟冷裂纹,并在应力作用下,延迟冷裂纹不断扩展,最终导致爆裂失效。建议在缸体焊接时可通过烘干焊接材料及母材、改善焊接工艺等措施来防止爆裂发生。     

碳当量对油气输送管道环焊缝热影响区韧性的影响规律

针对高钢级油气长输管道环焊接头热影响区韧性波动的问题,通过热模拟试验机、金相显微镜、扫描电子显微镜、维氏硬度计以及夏比冲击试验机对试验钢的组织及力学性能进行测试,对比分析了不同碳当量的高钢级管线钢一次粗晶区经不同峰值温度二次热循环后组织和低温韧性的变化规律。结果表明,经二次热循环后,在环焊接头热影响区会出现脆化区,且即使母材韧性处于较高水平,在经历多次热循环后,其低温韧性也有可能减小,通过冶金成分的优化设计可以减小低韧性组织所占比例,从而提高焊缝热影响区的低温韧性;不同试验钢在不同温度下的组织形貌差异表明,粗大的粒状贝氏体组织和大量大颗粒的M/A组元是导致韧性下降的根本原因。通过研究X80钢级管线钢在不同热影响作用后组织及低温韧性的影响,为适用于全自动环焊的高韧性X80管线钢的开发及应用提供理论支持。     

30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能研究

为了探究30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能,采用电子束焊接工艺对12 mm厚30CrMnSiNi2A钢进行了焊接,并对焊态及完全热处理态的接头进行了室温拉伸和冲击韧性试验。结果表明:该钢的电子束焊接工艺性良好;焊态及完全热处理态的接头拉伸断裂均位于母材,经完全热处理后的接头强度比焊态接头强度提高近一倍,略高于同状态下母材的强度,延伸率及断面收缩率与母材相当,室温冲击韧性略高于母材;焊态焊缝组织主要表现为粗大针状马氏体与残余奥氏体组织,经完全退火处理后焊缝及热影响区组织主要表现为回火马氏体组织和残余奥氏体组织,母材组织为回火马氏体及少量的残余奥氏体组织;接头与母材的冲击断裂均表现为韧性断裂。     

日本JFE公司开发的低温韧性优良的X80电阻焊管线管

概述了日本JFE公司开发的低温韧性优良的X80电阻焊(HFW)管线钢管的性能和特点。为了提高天然气和石油的输送效率,厚壁高强度的管线钢管逐渐被应用于高压管线的敷设。为进一步提高X80管线钢管用热轧卷板性能,研究了热轧卷板的组织、化学成分对强度和韧性的影响。在此研究基础上,JFE公司采用TMCP轧制工艺开发了具有细化析出物、没有珠光体或马氏体组织的超低碳贝氏体铁素体钢。采用所开发的钢制成的HFW管线钢管因其母材和焊缝具有良好的匹配性能,特别适用于低温环境。     

加B低C贝氏体X80钢在UOE管线钢管中的应用

提出了超低温条件下加B低C贝氏体钢的抗起裂和止裂能力的冶金学方案。分析了B元素对管线钢管韧性和强度的影响及低温韧性大壁厚X80级UOE管线钢管的冶金学方案。研究了最佳化学成分及热机械控制轧制工艺对提高母材落锤撕裂性能的影响,以及提高焊缝夏比冲击特性的最佳焊接条件。开发出了满足API和DNV规范的,具有高强度和低温韧性的加B低C贝氏体钢。     

N80钢级直缝高频焊石油套管的研制

为了进一步提升高频电阻焊套管的韧性,实现母材与焊缝“等韧性”匹配,采用高频焊+全管体调质热处理工艺试制N80钢级Φ244.48 mm×11.05 mm套管,并对试制产品进行性能检测评价。结果表明,管体的几何尺寸、理化性能和全尺寸实物性能均满足相关标准要求,且经全管体调质处理后,HFW套管的焊缝、热影响区和母材组织性能差异较小,基本实现了焊缝与母材“等韧性”匹配,同时套管尺寸精度较高,性能均匀,具有良好的抗挤毁性能,为油田客户降本增效提供了产品保障。     

封面

利用某钢管厂生产的不同批次三种成分体系X65管线钢管的检测数据,分析了钢管成分与性能的关系。结果表明,无论采用传统Mn-Mo-Nb系管线钢,还是Mn-Nb及Mn-Cr-Nb系管线钢,钢管的性能均能满足GB/T 9711—2017及API SPEC 5L等相关技术规范的要求。传统Mn-Mo-Nb系管线钢在低Mo、Nb条件下即可获得高的韧性;Mn-Nb及Mn-Cr-Nb系管线钢,管体及焊缝的强度随w（Nb）增加而增加;然而,管体、热影响区及焊缝的韧性则随w（Nb）增加到0.050%~0.060%时获得较大的改善效果;Cr对韧性有一定改善作用,但作用不显著。     

X80管线钢焊接热影响区组织性能改善措施

采用热模拟试验方法,研究了一种X80管线钢热影响区在不同冷速、焊接线能量和峰值温度下的金相组织和力学性能变化规律。试验表明:适当提高焊缝热影响区冷速可以改善其组织和强韧性能;在相同焊接线能量的条件下,试验X80钢焊接热影响区的临界区、粗晶区冲击韧性最差并分别出现一处谷值,细晶区强度最差;采用较小线能量焊接有利于改善热影响区综合强韧性;采用高熔敷率复合高效多丝埋弧焊低线能量化焊接工艺、随焊加速冷却工艺、焊后焊缝及热影响区局部中频正火热处理工艺,可以有效改善X80管线钢热影响区强韧匹配性能。     

某电厂二级再热器T91钢管焊接接头裂纹分析

为了避免T91钢管焊缝断裂事故的发生,以某电厂二级再热器T91钢管焊接接头渗漏现象为例,通过化学成分分析、宏观及微观组织分析、显微硬度试验对焊缝开裂原因进行了研究。结果显示:母材及熔敷金属化学成分满足相关标准要求,焊缝组织为粗大的马氏体,焊接热影响区的硬度明显高于焊缝的硬度,裂纹起源于焊接接头热影响区外壁的粗晶区,符合冷裂纹特征。研究结果表明,T91钢管焊接接头的环向开裂是由于焊接线能量太大或现场焊后热处理温度不符合标准要求造成的,除严格执行焊接工艺、控制线能量外,应合理布置加热带及控温热电偶的位置来保证热处理温度。     

16Cr奥氏体不锈钢高频焊接参数对焊缝组织性能的影响

为了分析16Cr不锈钢高频焊接参数对焊缝组织性能的影响,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸、弯曲试验,分析了不同高频焊接参数下1Cr17Mn6Ni5N不锈钢(以下简称16Cr不锈钢)焊缝组织与性能的变化情况。结果表明:16Cr奥氏体不锈钢高频焊随着焊接速度的增加,焊缝成形性能变好;焊缝中δ铁素体的含量随焊接热输入的增加先增后减,同时伴随σ脆性相析出;对于壁厚3.4 mm的16Cr奥氏体不锈钢,当焊接速度为10 m/min、焊接热输入为2.9 k J/cm、并配以适当的挤压力和开口角时,焊缝成形及焊接接头硬度匹配良好,且焊缝抗拉强度接近母材抗拉强度,焊缝显微组织以奥氏体+δ铁素体为主,但由于焊缝存在大量氧化物夹杂,焊接接头韧性较差。     

X70MS螺旋埋弧焊管的研制

为了开发酸性服役条件下的管线用管,通过对耐酸管硬度控制的研究、X70MS钢级卷板化学成分的设计、焊接材料的合理匹配以及焊接工艺参数的调整,研制出了X70MS钢级Φ711 mm×9.5 mm规格耐酸性埋弧焊管,并对试制钢管进行了化学成分分析、显微组织分析、硬度测试、力学性能检验以及HIC和SSC试验。试验结果显示,焊管管体屈服强度为489～555 MPa、抗拉强度为597～607 MPa,焊缝抗拉强度为667～679 MPa,管体和焊缝硬度均小于250HV10,0 ℃下母材冲击功大于226 J,焊缝单个冲击功大于169 J;母材、焊缝和热影响区裂纹敏感率（CSR）、裂纹长度率（CLR）、裂纹厚度率（CTR）均为零;在72%SMYS、80%SMYS和90%SMYS三种载荷下SSC试样的拉伸面在10倍显微镜下均未发现断裂。试制结果表明,X70MS管材表现出良好的力学性能和耐酸性, 各项性能满足API SPEC 5L标准要求。     

X80管线钢环焊缝气体保护焊焊丝的研制

针对X80管线钢的组织与性能特点,研究设计了适用于管线钢现场焊接用Mn-Ni-Mo-Ti合金系气体保护焊焊丝;测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧性、抗拉强度和硬度。该焊丝的熔敷金属屈服强度600 MPa,抗拉强度645 MPa,-30℃夏比冲击功105 J。该焊丝用于X80管线钢现场焊接结果表明,焊缝抗拉强度645 MPa,-10℃夏比冲击功平均值145 J,焊缝具有很好的强韧性匹配。采用金相显微镜和SEM对使用该焊丝焊缝微观组织和断口形貌分析表明,焊缝金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体的组织,断口为韧窝状,呈现典型的塑性断裂特征。