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。     

铝合金厚板电子束焊接头组织与特征

研究了2519铝合金厚板电子束焊接头组织分布特征,并进一步研究电子束焊过程中熔池金属的流动及凝固。结果表明:焊缝由枝晶和等轴晶组成,但其沿熔深方向焊缝中心和焊缝靠近熔合线区域存在明显组织不均匀性;沿焊缝中心的上部和中部为等轴枝晶,根部则以等轴枝晶和等轴晶混合存在;靠近熔合线边缘的焊缝自上而下分别为树枝晶、柱状晶、等轴晶,晶粒生长的方向性逐渐减弱;越接近焊缝根部,其晶粒尺寸和分布越不均匀,焊缝根部晶粒沿熔池金属凝固分层轮廓线分布,且存在微裂纹等缺陷。这些现象反映出焊接过程中熔池各区域内的焊接能量和金属流动性差异显著。     

预置镍基合金片对异种钢UNGW接头组织及性能的影响

研究了预置镍基合金片对15CrMo/1Cr18Ni9Ti异种钢超窄间隙焊接接头组织及性能的影响。结果表明,预置镍基合金片厚度小于0.6 mm时,15CrMo熔合线附近焊缝区部分区域以A模式凝固并形成奥氏体胞状晶,而其它区域仍以FA模式凝固,其组织为等轴晶奥氏体+枝晶状铁素体,并且焊缝中心无凝固裂纹形成。预置0.9~1.2 mm厚的镍基合金片时,焊缝中心因镍偏聚而以A模式凝固,形成粗大的奥氏体柱状枝晶,并有凝固裂纹形成。预置镍基合金片厚度在0.6~0.9 mm时,可使15CrMo熔合线附近焊缝区的Ni质量分数比填充金属(ER347L)的提高约2%,明显比未预置镍基合金片的接头具有更好的抑制碳扩散效果,但当镍基合金片厚度在0.3~1.2 mm范围内变化时接头抑制碳扩散的效果并无明显变化。焊态的异种钢接头不均匀混合区内存在马氏体层,而热时效后在熔合线附近会形成一定宽度的富碳硬化区及贫碳软化区。     

254SMO/Q235B异种钢焊接接头显微组织的研究

在膨胀节生产过程中,发现管道的部分焊道出现了裂纹,为找出裂纹产生的原因,分别选用ERNiCrMo-3,ERNiCrMo-10及ERNiCrMo-14镍基合金焊丝,采用手工TIG焊对254SMO/Q235B异种钢进行焊接.焊后利用金相显微镜和扫描电子显微镜对焊接接头的显微组织进行了分析研究.发现采用ERNiCrMo-10焊丝进行焊接时,焊缝成形良好,未出现焊接裂纹;选用ERNiCrMo-3和ERNiCrMo- 14焊丝时,焊缝均有不同数量的微裂纹出现.研究结果表明,焊接裂纹为凝固裂纹,焊丝成分是造成焊接裂纹的主要原因之一,焊缝凝固模式为全奥氏体模式,有明显的凝固亚晶界(SSGB)、凝固晶界(SGB)和迁移晶界(MGB).     

6082-T6铝合金双丝MIG焊接头裂纹的研究

采用扫描电镜和能谱仪等方法分析了6082-T6铝合金双丝MIG焊焊接接头裂纹的形貌以及形成机制。研究结果表明,双丝MIG焊焊接接头中裂纹主要是热裂纹,裂纹位于焊缝中部,沿焊缝中心长度方向开裂;裂纹断口表面密排着由枝晶端头组成的颗粒状凸起,枝晶的凸起处圆滑并且无损伤痕迹;裂纹产生的原因主要在于焊接过程中成分偏析导致发生共晶转变,在晶界处形成α-Al-Mg2Si低熔点共晶液态薄膜状组织和6082-T6铝合金有高的线膨胀系数,焊缝金属在凝固过程中产生极大拉伸应力。     

X90高强度管线钢预精焊冷裂纹形貌及成因

采用力学测试、组织分析、扫描电镜和能谱分析的方法,研究了X90高强度管线钢预精焊的焊接裂纹形貌,并分析了裂纹形成原因.结果表明,X90螺旋焊钢管内焊缝上的横向裂纹为冷裂纹,裂纹在焊缝组织中呈穿晶扩展或沿晶界扩展.X90含有较多的Mn,Cr,Mo,Ni,Cu等合金元素,强度高,导致内焊缝的焊接残余应力高于裂纹的临界应力.内焊道维氏硬度比外焊道的高,且焊缝两侧的硬度分布极不对称,造成了内焊道附近的应力集中和分布不平衡.内外焊缝重合区域的扩散氢不易逸出,其含量较高,在气孔、夹渣等“陷阱”处聚集,导致裂纹产生和断口上大量氢白点形成.焊缝一次结晶所形成的连续细长的树枝晶晶界为裂纹扩展提供了“通道”.     

NiCrMoV钢焊接转子接头韧性研究

针对核电低压焊接转子用NiCrMoV钢焊接接头的韧性进行研究,分别对母材、接头热影响区、焊缝内柱状晶区、焊缝内细晶区等各区域进行冲击韧性测试,结合断口处形貌及微观组织特征,研究韧性与组织的相互关联机制。结果表明,焊接接头各区域的冲击性能均满足要求,热影响区冲击性能波动较大,焊缝柱状晶区沿晶界开裂使得其冲击性能较弱。裂纹沿柱状晶晶界扩展及柱状晶晶界上少量碳化物析出是焊缝内柱状晶区域韧性较低的主要原因。     

X90预精焊螺旋缝埋弧焊管冷裂纹形貌及成因分析

研究X90螺旋缝埋弧焊管预精焊试制中产生的焊接裂纹形貌,并分析裂纹形成原因。结果表明:X90螺旋缝埋弧焊管内焊缝上的横向裂纹为延迟冷裂纹,裂纹在焊缝组织中以穿晶和沿晶界并存的形式扩展。该冷裂纹产生的原因是:X90钢含有较多的Mn、Cr、Mo、Ni、Cu等合金元素,强度高,导致内焊缝的焊接残余应力高于裂纹的临界应力,且焊缝两侧的硬度分布极不对称,造成内焊道附近的应力集中和分布不平衡;内外焊缝重合区域的扩散氢不易逸出且其含量较高,在气孔、夹渣等处聚集,导致裂纹产生并在断口上形成大量的氢白点;焊缝一次结晶所形成的树枝晶晶界为裂纹扩展提供了"通道"。     

钛合金/铜-镍/不锈钢焊接接头的组织与性能

采用铜-镍复合填充金属进行了钛合金和不锈钢的冷金属过渡焊接,借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究铜-镍复合填充金属对钛合金/不锈钢焊接接头微观组织和力学性能的影响.结果表明,添加铜-镍复合填充金属后得到了无焊接缺陷的钛合金/不锈钢焊接接头.接头中形成了硬度相对Ti-Fe,Ti-Cu金属间化合物较低的TiNi金属间化合物,改善了钛合金/不锈钢焊接接头的拉伸性能.当焊接电流为182 A时,钛合金/不锈钢接头的拉剪强度最大为348 MPa.钛合金/不锈钢接头由不锈钢-焊缝金属界面、不锈钢-纯镍-钛合金界面、钛合金-焊缝金属界面和焊缝金属组成,接头中形成了Ti-Cu,Ti-Ni,Al-Cu-Ti和Al-Ni-Ti-Fe-Cu金属间化合物.随着焊接电流的增大,钛合金侧界面反应层的显微硬度逐渐增大,且反应层的宽度也逐渐变宽.     

Inconel625等离子弧焊接头组织与接头性能研究

对4 mm镍基高温合金Inconel625薄板进行等离子弧焊实验,对比研究了3种不同焊接热输入下焊接接头各部分的微观组织、接头力学性能、断口形貌以及母材和焊缝的高温腐蚀行为。结果表明Inconel625等离子焊接接头组织是由母材的奥氏体等轴晶、焊缝融合线附近的胞状晶以及焊缝中心的树枝晶组成;在焊缝处有大量的碳化物和少量Laves相析出,使得焊接接头力学性能降低,韧性下降,焊缝成为接头薄弱环节;在焊接热输入为10.175 kJ/cm时接头力学性能最优,抗拉强度为765.3MPa,与母材的785.4MPa相当,延伸率为31.9%,相较于母材的42.8%有所下降,试样断裂方式为发生在焊缝处的韧性断裂;母材和焊缝金属在750℃下24 h熔盐腐蚀后腐蚀产物基本相同,主要为外层颗粒状NiO和Cr₂O₃以及NiCr₂O₄腐蚀层。     

金属铪真空电子束焊接工艺及组织性能研究

采用真空电子束焊接工艺焊接金属铪板材，研究了金属铪焊后的微观组织和力学性能。结果表明，金属铪在焊接电压为60 kV、焊接束流为36 mA/40 mA、焊接速度为1000 mm/min的工艺条件下，可以实现金属铪的稳定焊接，获得无内部缺陷的焊接接头。金属铪组织为晶粒大小一致、晶界清晰的等轴晶组织，晶粒度达到10级。经真空电子束焊接后，其焊缝区的晶粒明显长大，表现为不均匀分布的、粗大的树枝晶组织，并存在少量的退火孪晶组织。由于焊缝区域晶粒粗化及树枝晶的形成，金属铪真空电子束焊接接头的拉伸性能显著低于母材，断后伸长率仅约为母材的50%。同时，金属铪焊缝拉伸断口形貌呈现光滑的解理台阶、撕裂痕、裂纹等解理断裂特征，并伴有河流状花样，为脆性断裂。     

镍基合金/不锈钢钨极惰性气体钎焊接头的特性

选用CuSi3焊丝对镍基合金／不锈钢进行钨极惰性气体（TIG）钎焊实验,运用OM、SEM和EDS分析接头微观组织,通过拉伸实验和硬度实验评定接头的力学性能。结果表明：TIG钎焊接头具有熔焊和钎焊的双重性质,不锈钢母材局部熔化,生成Fe基熔合区;在接头搭接区及镍基合金母材与焊缝金属之间存在界面反应层,反应层可分为熔化未混合区、Ni基树枝晶和晶间Cu基区;焊缝区为Cu基体上分布着颗粒状Fe基固溶体;CuSi3接头剪切强度达到195MPa,接头断裂于焊缝与不锈钢界面处,断口为微孔聚合机制引起的塑性断裂：在界面处硬度值发生突变,Ni基树枝晶硬度值达到HV433.3,不锈钢熔合区中的Fe基体硬度值达到HV453．4,近界面处焊缝区Cu基体硬度值为HV150。     

PLC控制激光焊接2524铝合金接头的组织研究

采用PLC控制激光焊接工艺参数对2524铝合金进行了焊接处理,研究了激光功率、焊接速度和送丝速度对2524铝合金焊接接头热裂纹倾向和显微组织的影响。结果表明,随着激光功率的增加,焊接接头的裂纹总数量呈现不断增加的趋势;焊缝中心为等轴树枝晶组织,而靠近熔合线附近为柱状晶组织,焊缝中心的平均晶粒尺寸和靠近熔合线附近的焊缝柱状晶间距均增大;随着焊接速度的增加,焊接接头的裂纹总数量不断增加,热裂纹倾向加大,且焊缝区域的熔宽和焊缝面积减小;随着送丝速度的增加,焊接接头的裂纹总数量降低。采用填充焊丝的焊接工艺后,焊缝的成形性相对自熔焊接更好,且焊缝面积明显增大。     

厚板转子钢多层多道焊接头不同微区断裂韧度的分析

文中研究了厚板转子钢多层多道窄间隙焊接接头不同微区的断裂韧度,主要包括接头中热影响区粗晶区及细晶区,焊缝中的柱状晶区和等轴晶区.结果表明,焊缝内柱状晶区断裂韧度（J_m）最低,断裂韧度最小值为195 kJ/m2,而热影响区的细晶区断裂韧度最高,J_m为1 265 kJ/m2.热影响区细小的等轴晶粒（1~12 μm）和晶内均匀分布的碳化物是其断裂韧度较好的主要原因.焊缝内组织主要为回火索氏体,以柱状晶形式分布在焊缝中,裂纹容易沿柱状晶晶界扩展,导致焊缝的断裂韧度较低.整个接头柱状晶与等轴晶组织交替分布,提高抗裂纹扩展能力,保证了整个焊接接头的安全可靠.     

TiNi/Nb/TC4真空电子束焊接接头裂纹

采用真空电子束焊接方法对3 mm厚TiNi合金与TC4异种金属进行对接焊,添加Nb为填充金属控制焊接裂纹的形成;分析了裂纹形成机理,Ti_2Ni脆性相的形成条件,接头元素分布特点及接头力学性能。结果表明:TiNi合金与TC4直接焊接易使焊接接头产生裂纹,大量Ti_2Ni脆性相的形成导致焊缝中裂纹和孔洞的产生,添加Nb为填充金属有效降低接头裂纹敏感性。填充金属厚度为0.55 mm时获得无裂纹缺陷的焊接接头,Ti_2Ni生成焓较小,使TC4侧熔合线附近形成Ti_2Ni脆性金属间化合物层,焊缝中心组织Nb含量较高,接头力学性能良好,抗拉强度达到391 MPa,伸长率为2.7%。     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能EI北大核心CSCD

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

锆/镍电子束环形接头应力分布分析

纯锆力学性能、与铀燃料相容性、抗辐照性能良好，广泛应用于核工业中，纯镍具有良好的力学性能与抗腐蚀性能，常用作结构材料.锆/镍异种材料间热物理性能差异大，冶金相容性差，目前没有熔化焊接的研究.采用电子束对锆/镍环焊缝进行焊接，对中焊接时接头由(γ-Ni+Ni₅Zr)共晶+Ni₅Zr树枝晶复合结构组成，在残余应力的共同作用下导致焊接裂纹，接头强度仅有36.4 MPa.通过偏束焊接得到了无裂纹接头，偏镍0.5 mm焊接时接头强度提高到189 MPa.对不同焊接参数下接头应力场、温度场进行了有限元模拟研究，结合理论计算，揭示了由于环焊缝的结构特点，在焊接的起始阶段有再热现象，接头中具有较高的残余环向应力，偏锆焊接过程中热应力高，偏镍焊接有效降低了接头的残余应力与热应力，是裂纹消失的主要原因.     

718镍基合金激光焊接接头微观组织研究

对718镍基合金的激光焊接接头微观组织进行了研究。结果表明:焊接接头的焊缝组织呈"钉头"状,结晶方向由熔合线指向焊缝中心,焊缝中心组织主要是等轴晶,焊缝熔合区出现了大量黑色沉淀相,是Nb在晶界的析出物和碳化物,热影响区也存在部分黑色沉淀相。在热影响区有大量的不连续裂纹,在钉头中间缩颈部位的裂纹最为明显。裂纹的出现与树枝晶间析出较多的Nb低熔点共晶相有关。焊缝区的显微硬度明显低于母材,在熔合线附近出现了软化区。     

825镍基复合管热丝TIG焊接接头组织与性能分析

采用热丝TIG焊接方法对L360QS/N08825双金属复合管进行焊接,并研究分析了焊接接头的显微组织和性能。结果表明:焊缝中心的显微组织较为均匀,大部分为胞状晶,过渡层存在少量柱状晶,盖面层存在少量树枝晶;常温下焊接接头的平均抗拉强度为521 MPa,为典型的韧性断裂;-30℃下焊缝及热影响区的冲击吸收功分别为120 J和231 J,断口分析表明分别为混合式断裂和韧性断裂;热影响区及焊缝硬度明显高于母材,根焊层焊缝区硬度约为265 HV,明显高于其他焊道。     

ASTM 4130钢焊缝金属微观组织研究

分析了ASTM 4130钢多层多道焊接头焊缝金属的组织特点和形成原因 结果表明,焊接接头的宏观形貌呈现铸造粗大组织形态.焊缝柱状晶沿最大温度梯度方向长大,后焊层对前焊层的热处理可以细化晶粒,获得细小的等轴晶,改善了焊缝的力学性能.焊缝组织主要为针状铁素体、先共析铁素体和粒状贝氏体,在铁素体周围有碳化物析出,在相邻焊层之间有细晶和柱状晶出现.