海洋工程厚板低温CTOD埋弧焊接工艺开发与对比

主要针对常用钢板EH36-Z35和DH36-Z35,介绍和对比了3套CTOD工艺。成功实现了EH36-Z35钢材在-25℃时的CTOD焊接工艺,覆盖壁厚最大至88 mm;突破了DH36-Z35材料的CTOD工艺低温覆盖温度,最低可以满足-15℃时服役,厚度最大可以覆盖到100 mm。CTOD值随温度的降低而减小,且热影响区的CTOD值低于焊缝CTOD值。     

基于EEMUA及DNV标准的S460钢焊接工艺开发

为了满足海洋工程建造中EEMUA 158与DNV C401双标准下屈服强度460 MPa级别结构钢的焊接施工要求,开展了基于EEMUA 158与DNV C401双标准的焊态下EN10225 S460结构钢的焊条电弧焊打底,药芯焊丝气体保护焊填充盖面的焊接工艺评定试验,完成外观检验、无损检测和相关力学性能试验,试验结果满足EEMUA158与DNV C401的双标准要求,试验取得DNV挪威船级社的认证。此项工作为同类产品的焊接工艺评定工作提供了参考。     

正火轧制及后续正火工艺对S460NL高强度低温结构钢组织性能的影响

以EN10025-3标准为基本依据,采用中碳、低磷、低硫、低氮、低氢设计了正火高强度低温S460NL结构钢板的成分,通过高均质冶炼连铸工艺,生产了不同规格的正火轧制和正火轧制+正火钢板。结果表明,对于规格60 mm以下S460NL钢板,正火轧制工艺可以满足EN10025-3和EN10164 Z35标准性能要求,对于规格60 mm及以上S460NL钢板,需要增加正火工艺才能满足EN10025-3和EN10164 Z35标准的性能要求;正火轧制+正火态S460NL钢板经PWHT模拟焊热处理后的拉伸性能、－50 ℃冲击性能优异,符合标准要求。     

卢森堡阿尔贝德钢公司推出H型钢生产新工艺

阿尔贝德钢公司推出一种淬火 自回火(QST)新工艺。采用该工艺,可使翼缘厚度>140mm的低合金高强度H型钢获得较高屈服强度(460MPa)及良好的焊接性能。据称,HISTAR460型钢与传统工艺型材相比,重     

合金元素对建筑钢结构用耐火耐候焊丝性能的影响

采用不同成分的Q460 MPa级耐火耐候埋弧焊丝搭配SJ101焊剂进行熔敷金属的焊接,通过冲击试验、高温拉伸试验、电化学腐蚀试验及周浸腐蚀试验研究了合金元素对焊丝熔敷金属冲击性能、高温性能和耐蚀性能的影响。结果表明,Cr促进熔敷金属组织中先共析铁素体的生成,影响冲击韧性; w(Mo)在0.4%以上有助于焊丝满足Q460 MPa级耐火性能要求; Ni-Mo-Cu成分体系的焊丝可以满足与母材匹配的耐蚀性要求。     

X100高强管线钢CRC全自动焊接工艺技术研究

在对X100高强度管线钢化学成分、力学性能分析的基础上,结合选定的焊接工艺方案,对该管线钢环焊缝焊接接头的强度、冲击韧性、硬度、断裂韧性(CTOD)和抗氢致开裂(HIC)等性能进行试验分析。结果表明,X100高强度管线用钢具有良好的焊接性能,焊接接头的各项性能指标均满足管道运行安全要求,所选用的焊接材料、焊接方法和工艺参数可用于该管材的现场焊接。     

船用高强钢FCAW焊接工艺研究

通过对32 mm厚EH36高强度船体结构钢的FCAW焊接工艺试验,选用GFL-71Ni药芯焊丝,采用相应的工艺措施施焊,并对焊后的焊接接头进行外观检验、金相检验及力学性能试验,确定了满足EH36船用高强钢FCAW的焊接工艺,并将工艺成功应用于海洋工程船舶制造,取得较大的经济、技术效益。     

Incoloy 825镍基合金药芯焊丝气保焊工艺试验

介绍了药芯焊丝气保焊(FCAW-G)的工艺特点,依托液化天然气(LNG)项目进行Incoloy 825镍基合金-196℃超低温条件下的焊接工艺开发。焊接工艺评定试验(WPQT)结果表明:焊接接头的抗拉强度高于母材605 MPa下限,满足标准要求;根弯/面弯试样弯曲180°,结果符合标准要求,焊接接头塑性良好;焊缝及热影响区-196℃超低温冲击试验结果,其侧向膨胀值满足标准≥0.38mm要求,焊接接头具有良好的超低温韧性。     

船用中厚板EH36多层多道焊接的残余应力研究

为探索EH36焊接区域的应力场分布机理,基于热弹塑性理论和热-结构耦合方法,考虑焊接温度场对残余应力场的影响,对船用高强度钢EH36多道焊进行了数值计算和试验验证。结果表明:焊接冷却时,焊缝区域受到拉伸应力而产生纵向最大拉应力为364 MPa,并很快过渡到压应力;焊缝两端承受的横向最大压应力为320 MPa,中间拉应力变化幅值少于20 MPa;通过X射线衍射测量焊件表面残余应力,测量结果与模拟结果吻合,说明上述分析方法对于EH36焊接工艺设计优化具有较好的指导作用。     

海洋工程用460 MPa级钢配套埋弧焊丝的研制

成功研制了海洋工程用460 MPa级钢的配套埋弧焊焊丝。进行了熔敷金属和对接等系列试验,并到船厂进行了工艺评定试验,各项指标满足设计要求,熔敷金属-40℃冲击吸收功达到150 J以上。研制的埋弧焊焊丝能够用于海洋工程460 MPa级结构钢的焊接。     

热处理工艺对M390/304 CMT焊接接头微观组织及力学性能的影响

基于改善M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢焊接接头的力学性能特别是提高焊接接头硬度,以达到高端刀具生产的要求,对冷金属过渡焊接M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢获得的焊接接头进行不同工艺的热处理研究.采用拉伸、维氏显微硬度测试及扫描电镜(SEM)表征不同热处理工艺的焊接接头力学性能及微观组织演变,统计了不同热处理工艺下焊接接头中M390母材、M390细晶区和M390粗晶区等区域的碳化物分布,研究了不同热处理工艺下焊接接头的断裂机理.研究结果表明,在1 150℃水淬热处理工艺下焊接接头既满足刀具钢硬度的要求,又具有良好的力学性能,可以作为M390/304焊接接头的最佳热处理工艺,对应焊接接头的抗拉强度和断后伸长率为502 MPa和20.8%,抗拉强度和断后伸长率分别是焊态的98%和95%. 1 150℃水淬热处理工艺的M390母材、细晶区和粗晶区中碳化物平均尺寸最小,碳化物形貌以细小的块状均匀分布.淬火温度升高,抗拉强度和断后伸长率均呈现出先下降后升高的趋势,随着冷却速度的减小,抗拉强度和断后伸长率均呈现出下降的趋势.不同热处理工艺下焊接接头的断裂位置在M390粗晶区...     

Inconel 690传热管GTAW对接焊接头组织及力学性能研究

对Inconel 690传热管材进行钨极气体保护焊(GTAW)对接焊,采用拉伸试验机、压扁试验机和光学显微镜测试和分析传热管焊接接头,同时利用ANSYS软件开展焊接接头在设计工况失压时的一次应力强度校核。研究结果表明:焊缝中心为树枝胞状晶,熔合线附近为粗大柱状晶。室温时接头的平均抗拉强度为619 MPa,平均屈服强度为292 MPa,350℃时接头平均抗拉强度为475 MPa,平均屈服强度为206 MPa,拉伸接头断裂从熔合区开始贯穿整个焊缝组织,呈塑性断裂。压扁试验和反向压扁试验结果表明管接头完好。通过ANSYS分析可知,设计工况下传热管接头350℃许用应力强度150 MPa限值可满足其一次应力强度要求,且裕量较大。     

高强钢振动焊接工艺参数的优化

在WQ960高强钢GMAW焊接过程中施加机械振动,焊接过程中通过改变焊接电流、振动频率和振动振幅实现随焊随振.为了确定高强钢振动焊接的最佳工艺参数,引入正交试验方法,对各个参数下的焊接接头的微观组织、拉伸性能和冲击性能进行分析,确定最佳参数,并探究振动参数和焊接参数共同作用下高强钢焊接接头的组织性能演变规律及机理.结果表明,最佳振动焊接工艺参数为:焊接电流220 A,振动频率50 Hz,振动振幅0.5 mm;此时焊接接头的力学性能分别为:抗拉强度为875 MPa,冲击吸收功为70 J.这是因为振动可以细化晶粒,减少先共析铁素体的析出,进而使焊接接头的力学性能提高.     

高强铝合金双脉冲VPPA焊缝成形机理

建立双脉冲VPPA(variable polarity plasma arc)焊接系统,进行7A52高强铝合金双脉冲VPPA焊接工艺试验,研究低频脉冲调制叠加高频脉冲对VPPA焊接过程中焊缝成形和焊缝力学性能的影响. 结果表明,低频脉冲周期性振荡液态熔池,可获得表面饱满的鱼鳞纹焊缝;高频脉冲使电弧更为集中,有效地提高了电弧能量密度,穿透力加强;双脉冲耦合振荡加强了对熔池的搅动作用细化了铝合金焊缝晶粒. 焊接接头抗拉强度达到384.13 MPa,相比VPPA焊接接头强度提高了10.21%左右;焊接接头断面收缩率和断后伸长率均有一定程度的提高. 铝合金双脉冲VPPA焊接工艺提高了焊接接头力学性能.     

等离子喷涂法改善焊接结构的疲劳性能

采用低碳钢涂层对1Cr18Ni9Ti不锈钢横向与纵向角焊缝接头进行喷涂处理,测试了涂层的显微硬度和结合强度,并分别在焊接状态和喷涂处理状态下进行疲劳对比试验.试验结果表明,等离子喷涂层的显微硬度、结合强度约为火焰喷涂层的2倍.等离子喷涂后1Cr18Ni9Ti接头疲劳性能明显改善.横向接头焊接状态试件的疲劳强度为169.8 MPa,火焰喷涂试件为186.2 MPa,等离子喷涂试件为213.8 MPa,与焊接状态试件相比,等离子喷涂试件的疲劳强度提高25.9%,火焰喷涂试件提高9.7%.纵向接头焊接状态试件的疲劳强度为91.1 MPa,等离子喷涂试件为100.4 MPa,等离子喷涂后疲劳强度提高10.2%.     

喷水冷却对400MPa级超细晶粒钢焊接接头组织和性能的影响

采用手工电弧焊焊接400MPa级超细晶粒钢，并对不同冷却条件下的焊接接头显微组织及力学性能进行分析。结果表明，400MPa级超细晶粒钢手工焊焊接接头热影响区存在着严重的晶粒长大和强度下降现象；焊接过程中采用喷水冷却可明显提高焊接接头强度，实际生产中可以应用手工电弧焊水冷处理方法焊接400MPa级超细晶粒钢。     

铝合金振动焊接过程非线性时间序列模型分析

针对7系列超硬铝在传统熔焊过程中易出现热裂纹、气孔和焊接接头软化等问题,研究振动焊接工艺过程中,焊接工艺参数变化与焊接接头强度间的非线性关系机理,建立基于焊接过程工艺参数测量数据的7075超硬铝振动焊接接头强度非线性时间序列预测模型. 文中在7075超硬铝振动焊接过程参数测量数据的基础上,建立了焊接过程参数时间序列,并在此基础上研究建立了焊接过程系统相空间重构参数及确定性检验方法. 根据重构相空间的相点演化轨迹与焊接接头强度参数间的非线性关系,建立相空间相点演化轨迹的人工神经网络拟合模型,对焊接接头的断后伸长率、抗拉强度、硬度、焊缝余高、晶枝最大粗度、晶粒数量等物理参数进行计算. 根据建立的模型进行的一系列焊接接头强度试验显示. 结果表明,该模型的预测结果可以满足工程需要,具有工程实用价值.     

转向架用SMA490BW耐候钢超射流过渡焊接工艺试验

采用超射流过渡焊接工艺模式,分别对转向架用SMA490BW钢对接接头和T型接头的底层焊道进行焊接工艺参数优化试验,并研究焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明:在其他焊接工艺条件不变的情况下,当对接接头底层焊道的电流290 A、电压27.8 V、焊速9.4 mm/s和钝边0.5 mm时,T型接头底层焊道的电流280 A、电压27.2 V、焊速6 mm/s和坡口角度50°时,可获得较为理想的焊缝成形。与传统的脉冲MAG焊接工艺相比,超射流过渡MAG焊接工艺的熔深能力更大,焊接接头的屈服强度、抗拉强度和延伸率有所提高,符合焊接工艺评定试验标准的要求。     

振动条件下硬铝合金TIG焊接的工艺优化

采用Al-Si系焊丝对Al-Cu-Mg硬铝合金进行半自动TIG焊，焊接过程中施加机械振动.采用正交试验方法对工艺参数进行优化，并对不同工艺参数下硬铝合金的焊接接头进行拉伸性能、硬度、显微组织和物相分析，分析振动参数和焊接参数对焊接接头组织性能的影响规律和作用机理.结果表明，最佳工艺匹配参数为:焊接电流I=110 A、振动幅度D=0.05 mm、振动频率f=50 Hz，此时接头的性能为:抗拉强度R_m=289.68 MPa，断后伸长率A=4.95%，焊缝平均硬度H为108.0 HV；合适参数的振动可以细化焊缝区显微组织、抑制孔状缺陷，并使焊缝显微组织为细小的等轴树枝晶和胞状树枝晶为主，进而提高焊接接头综合力学性能.     

GH4169合金与FGH96合金惯性摩擦焊接头组织和力学性能

在主轴转速为650 r/min、转动惯量为340 kg·m2、焊接压力为450 MPa焊接参数下，实现GH4169与FGH96异质材料惯性摩擦焊接，并对焊后热处理的接头进行显微组织与力学性能分析.在焊接热-力耦合作用下，焊接接头不同区域的金相组织发生变化，晶粒出现不同程度的细化、变形，基体强化相出现不同程度的溶解、变形.焊接接头显微硬度呈"山峰"状分布特征，焊接接头室温抗拉强度平均值为1 366 MPa，高温抗拉强度平均值为1 176.7 MPa，在650℃，641 MPa条件下的平均持久寿命为215 h，焊接接头具有良好的综合力学性能.