建筑用复合钢板的焊接工艺及焊后组织与性能

采用钨极氩弧焊（TIG）和焊条电弧焊（SMAW）对建筑用2205/16MnR复合板材进行了焊接处理,研究了3种焊接工艺下焊接接头的力学性能与显微组织。结果表明,3种焊接工艺焊接接头的外观成形性和界面结合性都较为良好,在焊缝中没有发现气孔、夹杂等缺陷,焊条电弧焊焊接接头的抗拉强度和断后伸长率高于氩弧焊接头;覆层2205钢侧焊接接头母材组织为铁素体+奥氏体,热影响区铁素体量为50.5%~58.6%;基层16MnR合金钢侧母材组织为珠光体+铁素体,焊接接头热影响区铁素体含量为42%~54%。     

过渡层焊材选型对薄内衬304/Q235B复合管焊后耐蚀性影响

薄内衬双金属复合管受管壁厚度影响，无法对内衬层进行单道次焊接。文中对内衬层304厚度0.6 mm，基层Q235B厚度4.0 mm的双金属复合管，采用钨极氩弧焊及过渡层+基层2层3道次的焊接方法，选用ER309L焊丝、 TGF309L焊丝及ERNiCrMo-3焊丝进行过渡层的焊接，选用ER70S-6焊丝进行基层焊接，设计了3种焊接方案，对焊接接头进行了显微组织和耐蚀性能分析，重点分析不同过渡层焊材的选取对焊接接头耐蚀性能的影响。结果表明，3种焊接方案的焊缝成形良好，选用ER309L和TGF309L焊丝焊接的过渡层焊缝显微组织致密，为奥氏体+少量蠕虫状铁素体，焊缝-母材合金元素过渡均匀，焊后接头自腐蚀电流较小；选用ERNiCrMo-3焊丝焊接其过渡层显微组织特点为镍元素不能充分扩散，在奥氏体中出现聚集现象，并伴有晶间组织，焊后接头钝化区间长度及击破电位较高，3组方案耐腐蚀性能均强于复合管母材。     

Q235B+304薄内衬复合管对接焊缝组织与性能

针对复层无法单独施焊的0.6 mm+4.0 mm的Q235B+304薄内衬复合管，采用过渡层+两层盖面层的3道次焊接方法及钨极氩弧焊（TIG），分别采用常用的ER309L焊丝、ERNiCrMo-3镍基合金焊丝及带药皮的TGF309L焊丝进行过渡层的焊接，采用ER70S-6焊丝进行盖面层焊接，设计了3种焊接方案，对焊接接头进行了显微组织分析、拉伸、硬度测试，重点分析过渡层焊缝性能，验证采用过渡层+两层盖面层的3道次焊接方法对薄内衬复合管进行焊接的可行性，并对3种过渡层焊材的焊接接头性能进行比较。结果表明，3种焊接方案的焊缝成形良好，3种过渡层焊材与复合管之间均具有良好的焊接性；采用ER309L和TGF309L焊丝的过渡层焊缝为奥氏体加少量蠕虫状铁素体组织；采用ERNiCrMo-3焊丝的过渡层焊缝由细小的富镍奥氏体等轴晶及晶间组织构成；采用ER70S-6焊丝的盖面层焊缝为板条状马氏体组织。3组焊接接头抗拉强度均达到复合管基层母材基本要求，基层母材-过渡层焊缝的熔合线附近均会由于发生碳迁移导致局部硬度增大，这是接头的薄弱环节。     

L360QB/316L复合管电弧焊环焊缝接头组织性能研究

对壁厚(11+2) mm的L360QB/316L复合管进行了环焊,基层采用手工电弧焊,过渡层及覆层采用背部充氩保护的TIG焊;对其焊接接头进行拉伸、弯曲、刻槽锤断及晶间腐蚀试验评价了环焊缝的性能,采用光学、扫描电镜对焊接接头的显微组织及主要合金元素的扩散进行了分析.试验结果表明:环焊缝焊接接头性能良好且具备耐晶间腐蚀性能;环焊缝组织明显分为合金钢层、扩散层、过渡层、不锈钢层四个区,过渡层对不锈钢层焊缝起到了很好的隔离作用;环焊缝焊接接头中不锈钢层焊缝沿水平方向的硬度分布基本未发生明显变化,焊缝、热影响区、母材的力学性能差异不大.     

带极电渣堆焊在双金属冶金复合管纵缝覆层焊接中的应用

双金属冶金复合管的焊接工艺包括基层(碳钢层)焊接和覆层(不锈钢等合金层)焊接两个部分;在进行基层内焊埋弧焊接时,为保护不锈钢覆层的坡口不被基层内焊埋弧焊烧损,需匹配相应的焊接参数,但会导致基层内焊缝边沿与覆层坡口间出现沟槽,若直接在基层内焊缝上进行覆层的带极堆焊,将会在覆层焊缝中出现类似未熔合/夹渣类缺陷;通过采用不同覆层焊接工艺进行对比试验,选择覆层焊接采用自动TIG焊焊接基层内焊缝边沿+带极电渣堆焊工艺,该覆层焊接工艺可有效减少该类缺陷的产生;并通过试验验证了该工艺条件下的焊接接头的力学性能及覆层焊缝抗腐蚀性能等均满足标准要求。     

20G+316L复合钢管焊接工艺研究

文中研究了20G+316L复合管的脉冲A-TIG多层焊工艺,对不同特征区域微观组织进行了分析,通过拉伸、冲击、打压性能试验评估了接头力学性能。结果表明,焊缝分为碳钢层、碳钢与过渡层间的扩散层、过渡层和不锈钢层4个区域,扩散层组织为马氏体+残余奥氏体,过渡层为奥氏体组织,不锈钢层则为胞状树枝晶;在试验参数下,接头各项力学性能优良,接头无缺陷;焊缝根部Ni, Cr合金元素与焊接材料相比无明显变化,采用过渡焊丝起到了保持根部焊缝合金元素含量的作用。     

高耐候钢与不锈钢焊接接头的微观组织与性能研究

采用熔化极活性气体(98%Ar+2%CO2)保护焊(MAG)方法,研究了高耐候钢与奥氏体不锈钢焊接接头的组织与性能。结果表明,焊接接头的力学性能可以达到母材的强度水平;焊接接头母材区高耐候钢组织为铁素体+少量珠光体,不锈钢为全奥氏体组织,焊缝区为奥氏体+鱼骨状铁素体组织,不锈钢侧热影响区组织为奥氏体+条状的铁素体组织,高耐候钢侧热影响区组织为聚集成团的铁素体团簇+珠光体组织。     

INCONEL 625+X65复合管的焊接组织与力学性能

以某气田海底输气输油管线INCONEL 625与X65复合管的手工钨极氩弧焊接头为例,详细分析INCONEL 625与X65复合管焊接接头的力学性能和微观组织,试验表明INCONEL 625+X65复合管复合层焊后耐腐蚀性能以及力学性能良好,焊缝硬度大于母材但小于熔合区硬度,沿熔深方向硬度没有明显变化。焊缝中没有发现气孔、夹渣、裂纹等缺陷。     

双相钢S31803埋弧焊焊接接头组织和性能测试分析

对双相不锈钢S31803埋弧焊焊接接头组织和性能进行了测试分析。结果表明:该钢对热裂纹、冷裂的敏感性小,最突出的问题是保证其焊接接头的相比例,减少金属间相的产生;埋弧焊时,采用合适的焊接线能量,并控制层温,焊缝组织状态为奥氏体+44%～46%铁素体+少量第三相,热影响区组织为奥氏体+46%～47%铁素体+少量第三相,保证了焊接接头的力学性能和耐蚀性能。     

20G/316L双金属复合管弧焊接头组织与性能

对20G内衬316L复合管进行了TIG焊对接试验,并对接头进行了拉伸、弯曲、冲击、压力测试以及无损探伤,利用光学、扫描电子显微镜以及化学分析方法对接头组织和主要合金元素的扩散进行了分析.结果表明,焊缝分为碳钢层、碳钢与过渡层间的扩散层、过渡层和不锈钢层四个区域.扩散层焊缝组织为马氏体+残余奥氏体,过渡层为奥氏体组织,而不锈钢层则为胞状树枝晶.在试验参数下,接头各项力学性能优良,接头无缺陷.焊缝根部Ni,Cr合金元素与焊接材料相比无明显变化,采用过渡焊丝起到了保持根部焊缝合金元素含量的作用.     

SUS304/Q235B双金属冶金复合螺旋管激光-CMT复合焊+埋弧焊接头组织及性能

采用激光-CMT复合焊+埋弧焊的焊接工艺对SUS304/Q235B双金属冶金复合螺旋管进行了生产试制,利用OM,EDS研究了复合管焊缝微观组织特征及合金元素分布,同时检验了焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,焊缝合金成分合理,合金元素稀释率低。内焊焊缝(CMT区域)微观组织为奥氏体+铁素体+碳化物析出相,内焊焊缝(LBW区域)微观组织为奥氏体+铁素体+马氏体,Q235B基层焊缝微观组织为铁素体+珠光体;焊接接头抗拉强度平均值为451 MPa,-10 ℃下焊缝及热影响区的冲击吸收能量平均值分别为167 J和236 J,焊接接头面弯、背弯180°拉伸面无裂纹(弯轴直径45 mm),焊缝硬度最高值为285 HV10;晶间腐蚀试验后,管体与焊缝弯曲180°拉伸面无裂纹(弯轴直径4 mm)。SUS304/Q235B双金属冶金复合螺旋管激光-CMT复合焊+埋弧焊接头的各项性能均符合相关标准的要求,能够满足饮用水输送工程的应用需求。 创新点： 区别于传统螺旋焊管的双面埋弧焊,采用了激光-CMT复合焊(内焊)+埋弧焊(外焊)的工艺对SUS304/Q235B双金属冶金复合螺旋管进行焊接,形成了“Y+V”形的焊接接头形貌,减小了内、外焊缝的重合量,有效地控制了不锈钢复层一侧焊缝合金元素的稀释及碳钢基层一侧焊缝合金元素的过量裹入,避免了内、外焊缝高硬相的产生,提升了焊接接头的综合性能。     

基于国产核级焊材的2205双相不锈钢焊接接头性能分析

采用国产核级ER2209焊丝,选用合适的焊接工艺参数对2205双相不锈钢进行焊接,并对焊接接头的性能进行分析。结果表明,国产核级焊丝焊接接头的力学性能优异,当热输入为1.15 k J/mm时,铁素体含量达到45.3 FN,且铁素体含量随着热输入的增加而减少;焊缝中Co,B等元素含量较低,满足核级焊材要求,焊缝组织为铁素体+奥氏体的双相组织,奥氏体主要以孤岛状和条块状分布在铁素体基体上,且焊缝中未发现有害相的析出,能与母材实现较好的组织匹配。     

2205双相不锈钢厚板TIG焊工艺研究

采用不同焊接参数对16 mm厚2205双相不锈钢进行TIG多层多道焊,焊后对焊接接头显微组织和冲击韧性进行了分析研究。结果发现,2205双相不锈钢焊接接头组织为奥氏体+铁素体,多层多道焊有助于铁素体内二次奥氏体γ2的生成;焊接接头中焊缝金属和热影响区的铁素体含量与热输入量成反比;在-40 ℃对焊接接头进行冲击试验,低韧性焊接接头的冲击断口形貌为准解理断口、高韧性焊接接头的冲击断口形貌为韧性断口,焊接接头的韧度与铁素体含量成反比。     

奥氏体不锈钢复合钢板焊接工艺及接头组织研究

对厚度为4mm+18mm的310S+Q235复合钢板进行焊接试验,通过对基层、覆层材料的焊接性分析,从而确定其焊接方法、焊接材料、焊接坡口、焊接顺序及焊接参数等,并对焊接接头的金相组织进行了分析.结果表明,Q235的焊缝组织主要是铁素体和珠光体,310S不锈钢的焊缝组织为单相奥氏体和少量的铁素体,过渡层焊缝组织为珠光体和铁素体.     

2205双相不锈钢厚板TIG焊工艺研究

采用不同焊接参数对16 mm厚2205双相不锈钢进行TIG多层多道焊,焊后对焊接接头显微组织和冲击韧性进行了分析研究。结果发现,2205双相不锈钢焊接接头组织为奥氏体+铁素体,多层多道焊有助于铁素体内二次奥氏体γ_2的生成;焊接接头中焊缝金属和热影响区的铁素体含量与热输入量成反比;在-40℃对焊接接头进行冲击试验,低韧性焊接接头的冲击断口形貌为准解理断口、高韧性焊接接头的冲击断口形貌为韧性断口,焊接接头的韧度与铁素体含量成反比。     

L415/316L复合管免充氩焊接接头组织与性能

对L415/316L复合管进行了充氩和免充氩焊接,采用光学显微镜、电子探针对焊缝组织及主要合金元素分布进行了分析,并采用硬度计测定了接头硬度分布。结果表明,是否采用氩气保护对L415/316L复合管焊接接头组织、化学成分及硬度没有影响。不锈钢层组织为奥氏体和少量铁素体,过渡层为板条状马氏体和类固溶体奥氏体。过渡层焊缝硬度明显高于碳钢层和不锈钢层。背部采用保护剂焊接可以代替传统的充氩焊接,以提高焊接效率。     

Q235B/SUS304螺旋冶金复合管埋弧焊接头的组织和性能

采用埋弧焊接(SAW)工艺对规格为610 mm×(6+1) mm的Q235B/SUS304螺旋冶金复合管(基层碳钢厚6 mm,复层不锈钢厚1 mm)进行了试制生产试验。利用OM,SEM研究了复合管焊接接头各区微观组织特征,并测试了焊接接头力学性能和耐腐蚀性能。结果表明,研究开发的埋弧焊接工艺能有效抑制合金元素稀释,使得复合管复层焊缝金属合金成分保持在合理水平。复层焊缝金属微观组织为针片状奥氏体+条带状或蠕虫状铁素体,基层焊缝金属区微观组织为少量先共析铁素体+细小针状铁素体,碳钢焊缝热影响区(HAZ)为粗大魏氏体组织。试制复合管焊接接头抗拉强度平均值为478 MPa,0℃下焊缝和HAZ冲击吸收能量平均值分别为110 J和134. 7 J;焊接接头正弯、背弯(弯轴直径d=35 mm) 180°拉伸面无裂纹;高硬度值点分布于焊缝金属区,不锈钢侧硬度值处于244～297 HV10,碳钢侧硬度值则处于149～232 HV10。晶间腐蚀试验和电化学腐蚀试验结果表明,复合管复层焊缝具有优良耐腐蚀性能,电化学腐蚀速率为5. 14×10-4mm/a,约为母材的60%。     

镍基合金低温碳钢复合管焊接接头性能研究

采用GTAW打底+SMAW填充的焊接方法对镍基合金低温碳钢复合管进行对接焊试验,焊后分别对焊接接头进行拉伸、弯曲、冲击、宏观、晶间腐蚀、化学成分分析和微观金相等试验。结果表明:焊接接头力学性能良好;焊缝显微组织为单一奥氏体组织,无有害的第三相存在;焊缝晶间平均腐蚀速率为0.525 7 mm/年,表明焊接接头具有良好的耐腐蚀性能。     

公路钢桥复合板的焊接组织与性能研究

对公路钢桥复合钢板进行了电弧焊和钨极氩弧焊,考察了3种焊接接头的力学性能和焊接接头区域的显微组织变化,对热影响区中的铁素体含量和奥氏体含量进行了表征。结果表明,3种焊接接头中,焊接接头B具有最佳的强度和塑性结合,且焊接接头A和焊接接头B的抗拉强度要高于焊接接头C,即采用电弧焊工艺得到的焊接接头的性能要优于电弧焊+钨极氩弧焊焊接接头。2205钢与过渡层焊接接头A和焊接接头B中的热影响区宽度较为接近,且都小于焊接接头C中的热影响区宽度。16Mn钢与过渡层焊缝界面的脱碳层宽度从大至小依次为:焊接接头A>焊接接头B>焊接接头C。     

高强度304不锈钢薄板微弧等离子弧焊接头性能研究

采用微弧等离子弧焊对304不锈钢薄板进行焊接,研究填丝与否对焊接接头性能的影响。结果表明,填丝对等离子弧焊接头成形、显微组织和力学性能产生一定影响。相对而言,自熔焊焊缝宽度较宽,焊缝区组织较细小。自熔焊焊缝区显微组织由奥氏体和铁素体组成,在奥氏体基体上析出的骨架状铁素体和板条状铁素体含量相近。焊缝区显微硬度分布均匀,这种均匀分布导致接头强度相对较高,达到母材的84%。等离子弧填丝焊过程中,焊缝成分随填充焊丝改变,热输入增大,导致焊接接头性能稍微下降。但综合考虑高效和性能等因素,认为等离子弧填丝焊更适用于工业应用。