钢轨闪光焊接头裂纹分析及探伤

介绍了钢轨闪光焊接头的焊缝和热影响区微裂纹的探伤方法.有两种热影响区裂纹是由焊接末期顶锻和推凸产生大角度塑性变形引起,与灰斑无关.对推凸余量打磨可减小或消除此类裂纹.轨脚端部焊缝裂纹属于灰斑.     

钢轨中的夹杂物对闪光焊接头力学性能的影响

U71Mn和U75V钢轨中的非金属夹杂物主要为A类、 B类和C类,其中, MnS (A类夹杂物)的含量最高,是B类和C类之和的10倍。U71Mn的MnS夹杂物含量较高,是U75V的1倍。在钢轨闪光焊过程中, MnS在焊接过热区固溶于基体。在焊接末期,由于过梁爆破,出现暴露于空气中的空洞,焊缝液态金属中的Mn等与空气中的氧发生反应,生成硅酸盐夹杂物,滞留于焊缝金属,形成灰斑。闪光焊的顶锻和推凸,使得沿水平条状分布的MnS夹杂物大角度弯曲,造成接近推凸表面过热区出现推凸裂纹。推凸裂纹较为严重时,对钢轨闪光焊接头的落锤和静弯试验结果带来负面影响。比较有MnS裂纹和无MnS裂纹冲击试验结果可知,冲击韧性相差很小,由此说明MnS对钢轨纵向力学性能的影响较小。焊缝灰斑和焊接过热区的MnS夹杂物均可以导致脉动拉伸疲劳萌生裂纹。焊缝带灰斑的接头疲劳强度略低于屈服强度,影响较大,而焊接过热区带MnS的接头疲劳强度略高于屈服强度,影响较小。     

T91管焊接裂纹分析及控制

某电厂锅炉屏式过热器T91管在安装焊接中反复出现横向裂纹缺陷,对含裂纹的焊缝进行了宏观形貌、化学成分、硬度试验、焊接工艺、热处理工艺分析。判断T91管焊缝横向裂纹产生的主要原因为焊缝填充层厚度过大、焊道接头部位未错开,造成平焊部位焊缝金属温度过高及焊接应力增大。通过改善焊接工艺,增加焊缝填充层数以及焊接接头部位错开,彻底消除了T91焊缝横向裂纹缺陷,有效提高了锅炉屏式过热器T91管安装焊接质量。     

液压缸焊接接头开裂原因分析

通过化学成分分析、显微组织观察、硬度测试和断口宏-微观观察等方法,分析了液压缸27Si MnQ345异种钢焊接接头裂纹的性质及其成因。结果表明,裂纹起源于靠近熔合线的热影响粗晶粒区,该处组织为粗大板条马氏体和针状马氏体混合物。由于采用П型焊缝结构,致使焊缝转折位置焊后存在较大残余应力,裂纹源区域存在大量微裂纹和空洞等显微缺陷,以及粗大马氏体组织使得接头塑性降低,造成晶界微裂纹扩展,降低晶界结合强度,导致该接头在服役过程中产生沿晶断裂。     

ITER用316LN激光焊接接头显微组织和力学性能研究

以21 mm厚的316LN奥氏体不锈钢板为研究对象,采用双面对称施焊的方式进行激光焊接,并对激光焊接接头的显微组织和力学性能进行了分析。结果表明,采用锁底式打底焊接时,焊缝中的主要缺陷是焊接气孔。减小钝边厚度,采用单面打底焊后,气孔问题得到解决。焊缝区显微组织为单相奥氏体,不同位置的显微组织呈现不同的结晶形态,焊缝中心处的等轴晶粒能有效抑制焊接裂纹的产生。激光焊焊接接头拉伸试样均断裂于母材处,弯曲样件表面未见任何微裂纹,焊接接头展现了良好的抗低温冲击性能。     

中部槽激光-MAG复合热源打底焊焊接工艺研究

采用MAG电弧焊和激光-MAG复合热源焊对45 mm厚ZG30SiMn和NM400异种钢进行打底焊试验,通过光学显微镜、SEM和EDS能谱分析方法对裂纹的微观组织形貌进行观察和分析。结果表明:中部槽焊接接头易出现未焊透和焊接裂纹等焊接缺陷。由于焊缝处C,Si,S,P等热裂纹敏感性元素的聚集及焊接应力的共同作用导致结晶裂纹的产生。采用激光-MAG复合热源焊,通过控制焊缝化学成分和改变接头形状的方法消除了焊接热裂纹,并利用复合热源深熔性特点结合焊接坡口优化,保证了焊接效率等问题,获得了稳定、优质、高效的焊接接头。     

7N01S-T5铝合金焊接接头疲劳性能

对MIG焊接得到的板厚为10 mm的7N01S-T5铝合金焊接接头进行疲劳试验,研究其疲劳性能,通过对疲劳试验后的试样进行金相组织观察和断口SEM观察,分析其疲劳试验前后显微组织变化以及断裂的原因。结果表明,7N01铝合金焊接接头的疲劳极限为111.6 MPa,经过疲劳试验的焊接接头断裂在硬度值最低的焊缝处,裂纹沿垂直于焊缝柱状晶的方向扩展。疲劳源处未见明显的夹渣、气孔等缺陷。焊缝处析出相聚集在晶界,部分区域出现了液化裂纹。     

重载贝氏体钢轨闪光焊的关键技术及应用实践

贝氏体钢轨具有较高的强度和韧性,但闪光焊焊态接头热影响区中的马贝复相组织(亮带)以及局部的原奥氏体晶界偏析形成的马氏体组织(亮条)对于钢轨焊接来说是一种缺陷组织,并且,正火热处理无法消除。实践表明,焊态或正火闪光焊接头中的该组织由于自身的膨胀,导致接头内部残余应力增大。在钢轨使用过程中,由于滚动接触疲劳应力,出现焊缝水平裂纹、接头压溃等缺陷。消除贝氏体钢轨闪光焊接头缺陷的关键技术是对接头进行热处理,经过正火和高温回火,原奥氏体晶粒细化,马氏体转变成回火屈氏体,残余应力可以有效消除。热处理后的焊接接头在使用过程中表现出了良好的使用性能,经过3亿t运量,未发现产生缺陷,使用情况良好。     

Microstructure and Properties of Electron Beam Welded Tantalum-to-Stainless Steel Joints

研究了钽与不锈钢电子束焊接接头组织、缺陷特征及力学性能。电子束热源作用位置影响到接头成形,偏不锈钢0.2mm进行焊接接头成形较好。焊缝为细小枝晶组织,Fe元素含量较高,形成的ε相(Fe2Ta)和μ相(FeTa或Fe7Ta6)为弥散分布。在钽侧熔合线处ε相和μ相为层状分布,在焊接应力作用下易形成微裂纹缺陷。接头焊缝区普遍硬度较高,而钽侧熔合线处变形协调能力较差,存在裂纹源,导致接头拉伸时在该处断裂。接头抗拉强度不高,仅为255MPa。     

50W470-Q235B异种钢材的焊接裂纹

硅钢片50W470叠压后的定子铁心与Q235B肋板采用气体保护焊焊接后出现裂纹,裂纹偏向肋板侧。基于宏观现象和化学成分进行分析,指出异种钢材韧性差异较大,硅元素溶入焊缝,导致焊缝韧性降低出现裂纹。结合实际情况,从改善焊缝组织状态、降低拘束应力和优化焊接工艺参数入手,制定合适的焊接工艺,换用ER309L焊条,裂纹消失,焊缝成形美观,焊接接头质量符合要求。     

焊剂片约束电弧焊三明治板T形接头的组织与性能

针对三明治板激光焊接T形接头过程中的芯板与面板连接宽度不足的问题,使用一种焊剂片约束电弧焊的新工艺,对960 MPa低合金高强钢三明治板T形接头进行焊接。利用高速摄像技术研究了电弧燃烧形态和熔滴的变化过程,并通过焊接接头显微组织分析、硬度测试、微区拉伸试验和T形接头轴向拉伸试验,研究了T形接头的组织与力学性能。结果表明,在焊接过程中,焊剂片可压缩和稳定电弧,提高焊接热效率,促进熔滴过渡,可获得焊缝与芯板熔合良好的T形接头。焊接接头热影响区粗晶粒区微观组织为粗大的板条马氏体和块状铁素体,热影响区细晶粒区为细小的板条马氏体和粒状贝氏体,焊缝组织主要为沿原奥氏体晶界分布的针状和块状铁素体。T形接头硬度分布不均匀,平均硬度的大小分布为热影响区母材区焊缝区。在接头微区拉伸试验中,焊缝区是接头力学性能最薄弱的区域。T形接头拉伸试验时,裂纹首先在熔合线处产生并向焊缝区扩展,最后在焊缝区断裂,断口呈韧性断裂特征。     

2219铝合金搅拌摩擦焊焊接接头的疲劳性能

通过疲劳寿命试验、断口和金相组织观察,研究了2219铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳断裂特征,分析讨论了搅拌摩擦焊焊接过程中产生的焊缝根部"吻接"缺陷对其疲劳性能的影响.结果表明,焊缝根部"吻接"缺陷是影响搅拌摩擦焊接头疲劳行为的主要因素.无"吻接"缺陷试样断裂于焊缝前进边侧,疲劳裂纹起源于焊缝底部,接头具有较高疲劳寿命;有"吻接"缺陷试样断裂于焊核中心,疲劳裂纹起源于"吻接"处,接头疲劳寿命较短.     

钢轨闪光对焊接头断裂研究

通过光镜和电镜对钢轨断口进行显微组织分析,并利用能谱分析鉴定了夹杂成分,深入研究了提速后钢轨闪光对焊接头的断裂原因。结果表明,钢轨接头的断裂是由闪光焊工艺缺陷引起的。断裂呈现疲劳特征,有多个裂纹源,焊缝区是接头的薄弱环节     

CuCoCrFeNi高熵合金薄板脉冲激光焊接接头裂纹分析

采用Nd:YAG脉冲激光焊机对CuCoCrFeNi高熵合金薄板进行焊接,使用激光共聚焦显微镜、扫描电镜等分析了接头的微观组织、化学成分和裂纹形成原因,并对接头的显微硬度进行了测试。结果表明,在脉冲激光焊接作用下,焊缝中心出现贯穿性裂纹和分叉裂纹,熔合线处出现液化裂纹。通过改变焊接工艺参数,采取双面焊及预热等措施都无法避免裂纹的产生。焊缝组织由胞状晶和等轴晶组成,晶粒与母材相比明显细化。在断裂位置处Cu元素含量约为其他元素含量的3倍,表明断裂与晶界处含Cu固溶体的富集程度有关。熔合线附近的硬度和母材硬度相当,均低于焊缝中心区硬度。     

ZTC4钛合金氩弧焊补焊工艺及组织性能研究

针对ZTC4钛合金铸件中出现的裂纹、夹杂等铸造缺陷,对其进行氩弧焊补焊工艺及接头组织性能评价研究。研究发现,补焊后的试板未发现气孔、裂纹等缺陷,焊缝组织由大量针状α′和β相组成;采用焊前预热和焊后热处理能最大程度地减小焊接残余拉应力,防止焊接裂纹的产生;预热焊接+热处理接头的室温拉伸性能最好,与母材相当,室温冲击性能超过母材。     

Q960E高强钢焊接试验研究

采用斜Y形坡口焊接裂纹试验分析了Q960E钢的焊接接头裂纹敏感性,研究了焊接工艺对焊接接头性能和组织的影响。试验研究结果表明:采用自制的实心焊丝配合φ(Ar)80%+φ(CO_2)20%保护气焊接厚度为25 mm的Q960E高强钢,当预热温度达到180℃以上时,可有效防止焊接冷裂纹的产生。采用合理的焊接工艺焊接Q960E钢对接接头,焊接接头的综合性能良好,能够满足工程需要。焊接接头焊缝中心的板条状马氏体和下贝氏体组织,热影响区板条状马氏体和粒状贝氏体组织保证了焊接接头的良好强度和韧性。     

NS700耐酸钢闪光对焊接头组织及力学性能研究

对NS700耐酸钢进行一系列的闪光对焊试验,采用金相显微镜和扫描电镜分别观察了焊接接头的显微组织和拉伸断口形貌,采用显微硬度计和万能拉伸试验机分别检测了接头的显微硬度和抗拉强度。结果证明,焊缝区组织细密,晶粒均匀,无夹渣、未熔合、冷裂纹等焊接缺陷;焊接接头的硬度较母材要高,硬度从焊缝到热影响区呈减小趋势,焊缝区硬度最大;焊缝的抗拉强度达到800 MPa以上,接近母材的抗拉强度。拉伸断口形貌存在大量的韧窝,表现为典型的韧性断裂。闪光电流为40°,顶锻电流为25°时,焊接接头具有良好的综合力学性能。     

42CrMo合金钢镶嵌式刀盘激光焊接工艺研究

为实现42CrMo合金钢镶嵌式刀盘整体构件的可靠连接,对42CrMo合金钢平板进行激光焊接工艺试验研究,分析预热温度及焊接工艺参数对42CrMo合金钢焊缝成性的影响,以解决焊接过程中产生的裂纹、气孔等缺陷。结果表明:预热温度为217℃,激光功率为2.9 kW,焊接速度为0.8 m/min,离焦量为0 mm时,获得无裂纹、气孔等缺陷的焊接接头,接头抗拉强度达到母材的87.7%。采用该工艺进行镶嵌式刀盘的焊接,焊缝成形好,经检测满足使用要求。     

贝氏体、珠光体钢轨闪光焊接头疲劳性能研究

分别对贝氏体和珠光体钢轨闪光焊接头进行脉冲疲劳试验,发现造成贝氏体和珠光体闪光焊接头疲劳断裂的主要原因是焊缝存在的非金属夹杂物(即闪光焊灰斑缺陷);贝氏体钢轨闪光焊接头疲劳强度略高于珠光体;贝氏体钢轨闪光焊过热区存在的奥氏体晶界合金成分偏析或液化裂纹对疲劳强度的影响很小,目前未发现由此缺陷生成的裂纹源;贝氏体钢轨母材的成分偏析和珠光体钢轨闪光焊过热区MnS夹杂物对接头疲劳强度也有一定影响。     

20MnMoNi55钢焊接氢致延迟裂纹的产生及返修实例

我公司为某化工厂制造的换热器 ,其壳体材质为2 0ＭｎＭｏＮｉ5 5 (δ =5 2ｍｍ) ,在产品最终热处理后对环缝再次射线检查时发现裂纹 ,再用超声波复探时 ,在近焊缝表面处出现了整圈的断断续续的微裂纹。1　缺陷分析该产品环焊缝在焊后后热处理后对接头进行10 0 %ＵＴ、10 0 %ＲＴ检验时均合格 ,说明裂纹不是在焊后立即出现 ,而是在焊后一段时间出现 ,具有延迟性。进一步取样分析 ,证实缺陷性质为“氢致裂纹”。2　缺陷产生的原因众所周知 ,钢种的淬硬倾向、焊接接头的含氢量及其分布、焊接接头的应力状态是产生焊接冷裂纹的三大主要因素。它…