回火焊道焊接技术的研究进展

对于低合金钢的焊接修复来讲,焊后常要采用焊后热处理来恢复材料的冶金和力学性能,焊后热处理不仅耗时较长成本高,并且当代工业设备的结构复杂性、现场的工作条件也限制了焊后热处理的使用,同时焊后热处理也可能对母材造成消极的影响。回火焊道焊接技术作为常规修复手段的新型焊接修复技术越来越受到国外企业的青睐。回火焊道焊接技术无需焊后热处理,利用层道间的焊接热循环作用达到焊后热处理的效果。文中针对回火焊道焊接技术的基本原理进行了介绍,对其发展形式以及研究现状进行论述的同时也对回火焊道焊接技术的发展提出了一些展望。     

回火焊道焊接技术的研究与应用现状

回火焊道焊接技术是一种修复技术,通过后续焊道的热循环对前焊道形成的热影响区或焊缝金属进行回火,从而免除焊后热处理。结合国内外同行对回火焊道焊接技术的理论研究和实践应用,在介绍其基本原理及对焊接接头力学性能和残余应力影响的基础上,简述了回火焊道工艺的制定、优化和评定的进展,分析和总结了其在异种金属连接中的应用,并对未来的研究方向进行展望。     

回火焊道焊接技术的研究与应用现状

回火焊道焊接技术是一种修复技术,通过后续焊道的热循环对前焊道形成的热影响区或焊缝金属进行回火,从而免除焊后热处理。结合国内外同行对回火焊道焊接技术的理论研究和实践应用,在介绍其基本原理及对焊接接头力学性能和残余应力影响的基础上,简述了回火焊道工艺的制定、优化和评定的进展,分析和总结了其在异种金属连接中的应用,并对未来的研究方向进行展望。     

回火焊道技术在含缺陷或损伤部件修复中的应用

采用回火焊道（TBW）技术,对含缺陷和损伤的电站锅炉汽包、除氧器进行了焊接修复。修复后检测表明,TBW修复接头金相组织与焊后热处理（PWHT）修复接头无显著差异,缺陷在修复过程中未扩展,但TBW修复接头的残余应力显著高于PWHT修复接头。分析修复结果认为,TBW技术可应用于含缺陷或损伤部件的焊接修复。应用的技术要点,其一是采用相应的控制措施避免缺陷或损伤在修复过程中发展,如在操作可达时消除焊接热和焊接应力影响区域内的缺陷或损伤,降低焊接残余应力等;其二是根据坡口形状和尺寸合理布置焊层道,以保证接头的回火效果。     

SA508-3钢回火焊道技术焊道搭接量的分析

针对核电设备常用钢种SA508-3钢,采用钨极氩弧自动焊接方法,对该钢种在使用回火焊道焊接技术修复时的焊道搭接量进行了分析。试验结果表明,焊道搭接量在0%～30%时,相邻的焊道间有明显的凹坑的存在,在后续焊道的焊接过程中容易出现未熔合问题;焊道搭接量达到70%时,焊道表面向瘤状发展,不利于后续焊道的排布,焊道几何尺寸的排布使得回火焊道焊接技术无法实施;焊道搭接量在40%～60%时,焊道分布相对平直,显微硬度及淬硬组织分布均匀,利于回火焊道技术的实施。     

回火焊道焊接技术中焊接接头几何尺寸影响因素的分析

试验针对核电压力容器用钢SA508-3钢进行,采用TGS-56焊丝和TIG焊,在100 mm厚SA508-3钢板进行单道次堆焊,通过对焊缝断面的宏观金相观察,分析不同焊接工艺参数对回火焊道焊接技术中焊接接头几何尺寸的影响.结果表明.回火焊道焊接技术的实现与焊接电流和送丝速度关系明显,焊接电流对热影响区深度d尺寸影响较大,送丝速度主要起改变焊道余高(b)的作用,焊接电流越小或送丝速度越大,b+h(焊缝熔深)与d的差值越小,越利于回火焊道焊接技术的实现;焊接速度对焊接接头各几何尺寸影响均较大,焊接速度变化不能明显地改变b+h与d的差值.     

基于新型回火焊道的焊接残余应力评价

某扩建工程为降低III类容器改建中的焊接残余应力,尝试采用新型回火焊道工艺.针对焊接工艺优化与评价问题,采用Q345钢焊接试板,对3种工艺(普通焊接及2种新型回火焊接)、2种模式(平板及T形板)的6块试板(600 mm×300 mm×30 mm)应用X射线法进行全面的测试与评价.结果表明,采用回火焊接工艺的1号及3号T形板在焊缝处的应力比普通焊接工艺试件分别降低46%及36%,回火焊接工艺使纵向应力降低,横向应力成为第一主应力;A面的残余应力高于B面25%以上.实际工程中为降低残余应力可去除焊缝余高.     

反应堆压力容器回火焊道再制螺纹的强度校核和试验验证

以某堆型反应堆压力容器主螺孔(M155×4)为研究对象,对反应堆压力容器主螺孔螺纹回火焊道焊接修复工艺进行了简述.对采用回火焊道焊接技术修复后的主螺孔再制螺纹强度进行了校核,并对主螺孔回火焊道再制螺纹进行了旋拧试验和拉伸试验验证.计算及试验结果表明:反应堆压力容器主螺孔回火焊道再制螺纹的抗剪切强度、抗挤压强度和抗弯曲强度均满足设计要求,主螺孔回火焊道再制螺纹的强度也满足其旋拧性能和拉伸性能要求.     

SA508-3钢焊趾部位回火焊道技术研究

采用自动TIG焊方法对核电SA508-3钢焊趾部位回火焊道技术进行了研究。试验结果表明,随着参数S的增大,焊趾处的粗晶区分别经历了完全相变、不完全相变、高温回火、低温回火等热循环过程,S为0~0.4mm时,焊趾处显微组织以板条马氏体为主,显微硬度高于420 HV;S为1.5 mm时,后续焊道的临界区覆盖在了焊趾处的粗晶区部位,此时显微组织为原奥氏体晶界的链状隐晶马氏体组织+回火索氏体组织,显微硬度高于350HV;S为2~2.8 mm时,焊趾处粗晶区转变为回火索氏体组织,显微硬度在300 HV左右;S为3.4~4.3 mm时,焊趾处显微组织为马氏体的回火组织,显微硬度值高于350 HV。     

A508-3钢回火焊道接头组织和性能

文中针对A508-3钢,采用镍基合金焊条Ni690在其表面实施了异种材料的回火焊道焊接技术,分析了异种材料回火焊道焊接接头组织和性能,并与常规焊接工艺+590 ℃×2 h焊后热处理的焊接接头进行了对比。试验结果表明,常规焊接工艺+焊后热处理的接头硬度虽然粗晶区硬度明显降低,但是马氏体带的硬度降低不明显,而采用回火焊道焊接技术的焊接接头粗晶区和马氏体带的硬度均明显降低;回火焊道技术可以同时软化粗晶区和熔合区,其中粗晶区硬度约为热处理效果的73%～89%,但是获得的接头硬度均匀性更佳。从试验结果来看,能够免除焊后热处理的回火焊道焊接技术是大型结构部件焊接修复或制造时理想的焊接方法。     

回火焊道对核电低合金钢表面镍基堆焊层热影响区性能的影响

采用钨极氩弧焊焊接方法在核电用16MND5低合金钢表面进行690镍基焊丝堆焊,分别堆焊1层和利用回火焊道方法堆焊3层,研究回火焊道对堆焊层热影响区的硬度、组织和冲击韧性的影响。结果表明:回火焊道产生的回火效应可有效降低合金钢镍基堆焊层热影响区的硬度至可接受硬度范围320HV10以下,堆焊层热影响区的冲击韧性提高27%以上,均值达到163J/cm2,热影响区板条状组织得到有效回复,获得满足RCC-M标准要求的低合金钢焊接热影响区硬度和冲击韧性指标。研究表明利用回火焊道技术可实现低合金钢镍基堆焊免除高温回火热处理。     

高速电弧焊驼峰焊道产生机理的研究进展

在高速焊接过程中,当焊接速度达到临界值时通常会出现焊道表面形状的周期性波动这一显著特征缺陷,即所谓的驼峰焊道.驼峰的出现限制了焊接速度的进一步提高,从而影响了生产效率的提高.目前,对于驼峰焊道的产生机理国内外的研究者提出了若干模型,从不同角度给予了解释,但至今还没有得到一致认可的统一理论模型.文中对高速电弧焊接焊缝成形缺陷(驼峰焊道)产生机理的国内外研究现状及发展趋势进行了评述.     

RCC-M规范第Ⅲ卷无损检测部分在使用中的几点体会

RCC-M规范作为世界范围核岛建造继ASME规范的第二大体系,在我国核岛设备国产化的过程中起着举足轻重的作用,随着国际标准（ISO）与欧洲标准（EN）趋同,而我国国家标准（GB）也渐渐向欧标靠拢,而RCC-M规范2007版引用的支撑标准已逐渐由法国国家标准（NF）向欧标（EN）靠拢。因此,可以断言,RCC-M规范对我国核岛主设备建造标准体系的建立,将起着指导或主要参考作用。RCC-M第III卷中的无损检测部分介绍了7种无损检验方法,其中既引用了EN无损检验方法标准,也体现了不同,针对主设备的特点阐述详细,所以相比ASME规范,RCC-M和EN还具有一定的理论学习价值。RCC-M规范第Ⅲ卷无损检测部分主要适用于制造检测。核岛主设备役前检测和在役检测方法也主要引用本部分。     

高速GMAW驼峰焊道形成过程的数值分析

基于高速气体金属电弧焊(GMAW)驼峰焊道形成过程的实验观测结果,充分考虑熔池中后向液体流的动量和热焓,在熔池表面变形方程中加入后向液体流的动能项,并将熔滴热焓分布在整个熔池表面层,建立了高速GMAW驼峰焊道形成过程的数值分析模型.模拟了一定焊接条件下的驼峰焊道形成过程及其三维形状与尺寸,与实测结果进行了对比,证明本文模型能够较好地模拟高速GMAW过程,可定量分析驼峰焊道形成过程.     

回火处理对高温埋弧焊缝断裂性能的影响

研究了屈服强度大于７００ＭＰａ的多层埋弧焊缝在焊态和焊后回火处理态的断裂性能。结果表明：焊态的多层焊缝ＣＴＯＤ断裂韧度值明显高于回火处理态焊缝。     

膜式水冷壁对称单元GMAW多焊道焊接工艺参数与变形的关系

基于焊接过程中热弹塑性有限元法,结合膜式水冷壁在实际生产过程中的GMAW焊接工艺参数,采用ANSYS数值模拟和试验相结合的方法,研究了多焊道焊接过程中,各焊道不同的热输入对对称单元焊接变形的影响规律,提出了控制单元焊接变形的方法和热输入的计算模型,并进行了相关试验验证.结果表明,对于对称焊接单元,平焊和仰焊焊道的热输入变化对焊接总变形的影响存在差异,并且存在可使单元总变形减小的仰焊焊道热输入贡献区.在此贡献区内,控制仰焊焊道热输入,将促使焊接单元总变形有效减小.     

等温回火硬度变化规律在连续回火条件下的应用研究

利用非线性回归分析方法,建立了42CrMo钢回火硬度变化规律的函数关系式。利用该关系式所描述的三维图形,分析了等温回火与连续回火的区别。理论分析表明,连续回火过程可看成多个等温回火过程的叠加,只要给出连续回火过程的温度变化曲线,就能利用等温回火模型确定连续回火条件下淬火钢的回火硬度值。因此,等温回火数学模型可方便地用来预测连续回火条件下淬火钢的硬度变化,或根据不同的硬度要求,利用等温回火模型对实际生产条件下的回火过程进行控制。     

电弧堆焊参数对焊道形貌的影响规律

文中以单道焊缝形貌为切入点,研究工艺参数对焊道形貌的影响并建立回归方程以预测焊道尺寸。结果表明,焊接电流对焊道尺寸的影响最显著,焊接电流每提高50 A,焊缝宽度平均增大14%,不同工艺参数间存在一定耦合关系,同时揭示了焊接电流和焊接速度的增加引起电弧动压力变化进而导致焊缝由指状向碗状形貌转变的规律。对比多种回归模型,综合考虑工艺参数耦合的影响,提出基于剔除低相关因子的响应曲面法,整体回归效果好,试验表明该模型的R²均在0.97以上,预测误差在5%以内。建立的回归模型将为电弧堆焊层数与道数的规划提供准确的焊道尺寸信息,确保机器人焊接位姿满足工艺要求。     

高速GMAW驼峰焊道的产生机理与抑制技术北大核心

GMAW焊接速度高于一定的临界值时,会出现驼峰焊道成形缺陷。采取低成本、可行和有效的工艺措施,对GMAW焊接工艺做出高效化改进,在保证焊接质量的前提下提高GMAW的焊接速度,成为当今研究的热点之一。近年来,国内外焊接科技人员针对高速GMAW驼峰焊道的形成机制、抑制驼峰焊道的技术措施,以及传统GMAW工艺的高效化改进等方面开展了大量的研发工作。文中对此加以归纳和评述,提出该领域仍存在的问题以及进一步的发展动向。