S420M钢板焊接时的断口分析及对CTOD值的影响

对50 mm S420M钢板模拟焊接,测量了0℃下母材、焊缝和热影响区的CTOD值,并对试样进行宏观断口和SEM断口分析。结果表明:焊缝断裂韧性比母材和热影响区的好;母材、焊缝、热影响区断裂方式为解理断裂,焊缝区断裂时表现出韧性好的特征;母材、焊缝、热影响区断口特征不同,CTOD值不同。     

汽轮机12Cr/30Cr2Ni4MoV异质焊接转子接头组织与韧性研究

采用CTOD方法测试汽轮机12Cr/30Cr2Ni4MoV异质转子焊接接头微区断裂韧性,研究微观组织与微区断裂韧性的关系,并分析裂纹扩展阻力特征。结果表明,异质焊接接头的整体强度低于母材,属于低匹配,拉伸断裂位置位于过渡层;异质焊接接头微区断裂韧性不均匀,母材12Cr和过渡层均发生了裂纹失稳扩展,热影响区断裂韧性优于母材;埋弧焊焊缝的裂纹扩展阻力低于30Cr2Ni4MoV;母材12Cr和过渡层中的富Mo硬质相是裂纹产生失稳扩展的主要原因。     

海洋石油平台焊接接头大型CTOD试验

依据英国BS7448断裂韧性试验标准，对焊接接头超大尺寸低温裂纹尖端张开位移（CTOD）试验测试技术进行了探讨，对采用焊条电弧焊与埋弧焊工艺施焊的、板厚为2．5in(63.5mm）的海洋石油平台焊接接头试样进行了CTOD试验，分别测试了－18℃两种工艺下焊缝金属和热影响区的CTOD断裂韧性，对试验结果及试验中的有关技术问题进行了分析讨论。试验表明，除两个热影响区（HAZ）试样外，其余试样均满足美国Phillips石油公司提出了最小CTOD为0．15mm的要求。试验结果为评价这种板厚焊接接头的焊后热处理规范提供了依据。     

高速列车TC4钛合金焊接构架强度及寿命评估

采用电子束焊和氩弧焊方法制备的TC4钛合金接头,在4种温度条件下,测试了其焊缝、热影响区及母材的断裂韧性,并结合断口形貌、硬度分布及微观组织对比分析了断裂韧性测试结果. 结果表明,TC4钛合金TIG焊接头焊缝及热影响区的断裂韧性优于钛合金母材,CTOD值随温度下降而降低;相较之下,EBW焊接头焊缝断裂韧性值较母材更低,热影响区断裂韧性与母材较接近,温度变化对其CTOD值无显著影响. 钛合金TIG焊接头焊缝区域具有较低硬度值,其网篮状α相和较低比例的马氏体分布是其断裂韧性较高的根本原因;而钛合金EBW焊接头焊缝中针状马氏体的分布导致其局部硬度较高,并降低了断裂韧性.     

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。     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头的疲劳断口研究

采用单边缺口试样,用扫描电镜观察了TC4-DT钛合金母材及电子束焊接接头焊缝区与热影响区的疲劳断口,分别分析了疲劳裂纹起裂源、扩展区及瞬断区的断口形貌特征.结果表明,疲劳裂纹均起裂于试样缺口根部,并由试样的一侧扩展到另一侧,裂纹扩展初期均沿一定的结晶面扩展,属于脆性穿晶断裂;母材和热影响区的瞬断部位均有明显的韧窝出现,属于塑性沿晶断裂,而焊缝区断口上韧窝不明显;热影响区疲劳断口有疲劳条带出现,但在母材和焊缝区断口上很难看见.     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能

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。     

9Ni钢TIP-TIG焊接接头低温韧性研究

为研究TIP-TIG(TT)焊接技术在液化天然气（LNG）储罐用9Ni钢焊接中的应用价值,根据国标对9Ni钢埋弧焊（SAW）和TT焊接接头进行了低温夏比冲击韧性试验和裂纹尖端张开位移（CTOD）试验,并对接头进行了微观组织及CTOD试样断口分析。结果表明,TT焊缝和热影响区平均低温冲击吸收能量远高于SAW,低温冲击韧性更好。TT焊缝和热影响区CTOD特征值分别为0.455 mm和0.744 mm,SAW焊缝区和热影响区为0.621 mm和0.391 mm,CTOD特征值远高于常用工程标准要求,CTOD试样断口均为韧窝,断裂形式为韧性断裂。TT焊接时,送丝机的推拉振动送丝功能实现了对熔池的搅拌,使得焊缝金属成分更加均匀,细化了晶粒,也减少了焊接过程中气孔的产生;另一方面,TT焊接时采用钟摆型摆动方式,焊枪摆动也有助于晶粒的细化,从而提高焊接接头的低温韧性。将TT焊接技术运用到9Ni钢的焊接中,相比传统的弧焊方法,不仅能够获得高品质的焊接接头,还可以解决清根、大量打磨的问题,节省材料和人工成本,从而实现高效高质量焊接。     

9Ni钢T&T焊接工艺低温韧性

依据AWS D1.1M-2010,ISO 15653:2010对液化天然气(LNG)低温储罐钢9Ni钢TOP-TIG(T&T)焊接接头进行了夏比冲击韧性试验和断裂韧性(CTOD)试验. 另外对接头进行组织、XRD及断口分析,研究了9Ni钢T&T焊接接头低温韧性性能. 结果表明,T&T焊接接头冲击吸收功远高于标准要求,冲击韧性很好;热影响区组织主要为板条马氏体,位错密度高,断口韧窝浅而小,呈准解理断裂,焊缝区CTOD值较高,组织主要为奥氏体树枝状结构和等轴晶,断口含有大量韧窝,断裂韧性好. 9Ni钢T&T焊接接头-196 ℃低温韧性好,可以满足相关工程标准的要求.     

BHW35钢窄间隙埋弧焊接接头韧性损伤及断裂研究

基于细观损伤力学理论的局部韧性断裂准则,采用小试样缺口抗拉试验,测定了锅炉压力容器用钢BHW35窄间隙埋弧焊接接头各特征区的断裂韧性参数,利用扫描电镜对接头各特征区起裂、裂纹扩展特性及断口形貌特征进行了观察、分析。研究结果指出,采用H10Mn2NiMoA焊丝作为填充材料,BHW35钢焊接接头具有较大脆性,焊缝、热影响区、熔合区的断裂韧性参数比较接近,而熔合区和粗晶区的韧性值相对较低,裂纹起源于非金属夹杂与基体脱粘及夹杂物自身开裂,经稳定扩展导致接头失效。     

AZ31镁合金及其TIG焊接接头断裂机理研究

对AZ31镁合金及其焊接接头进行拉伸、冲击和疲劳试验,分析了镁合金的断裂机理及疲劳裂纹扩展方向.母材拉伸试验结果表明,试样几乎没有缩颈,抗拉强度为236.29 MPa;焊接接头的抗拉强度为185.68 MPa,拉伸断裂从焊接接头焊趾部位启裂,抗拉强度为母材的78%.冲击试验在-80～340 ℃进行,结果表明,在较低温度下AZ31镁合金冲击韧性较小,断口为准解理形貌的脆性断裂;随着温度的增加,断裂形式由准解理+韧窝形貌的混合断裂过渡为韧性断裂;在常温下焊缝中心的冲击韧性比母材的高,但热影响区的冲击韧性较差.AZ31B镁合金母材的疲劳强度为66.72 MPa,对接接头的疲劳强度为39.00 MPa;母材疲劳断口由解理台阶组成,为脆性断裂;焊接接头疲劳断口由解理和准解理台阶组成,为脆性断裂.     

TC4钛合金窄间隙激光填绞股焊丝焊接接头组织及性能

文中对比研究了30 mm厚TC4钛合金电子束焊接头和母材的高周疲劳性能,发现接头的高周疲劳性能与母材非常接近。在文中试验条件下,电子束焊接头在循环周次为2×10⁶时的高周疲劳强度为474 MPa,达到母材的94.2%。观察电子束焊接头和母材的高周疲劳断口形貌,发现接头和母材的疲劳源均位于试样表面。疲劳裂纹扩展区都发现疲劳辉纹,相同载荷条件下,母材高周疲劳断口中辉纹的间距较小,约为1.49 μm,电子束焊接头的相邻辉纹间距为2.14 μm。在接头和母材的疲劳瞬断裂区还发现大量韧窝,呈现出典型的韧性断裂特征。文中还对比了母材、热影响区和焊缝区的疲劳裂纹扩展速率,发现热影响区的抗疲劳裂纹扩展性能最弱。分析认为,热影响区的高硬度是导致其抗疲劳裂纹扩展性能弱于其他区域的重要原因。

     

石油化工油气管道焊接接头断裂韧性评定

评定了石油化工油气管道焊接接头断裂韧性，为今后石油化工油气管道质量提升、改进提供全新的研究思路。选取壁厚15,20,25 mm的石油化工油气管道常用X80等径管材，使用熔化极气体保护焊与双面多丝埋弧焊相结合的焊接方式，分别制备AJ-1,AJ-2,AJ-3 3种焊接接头试验试件。使用CTOD断裂韧性分别测定3个试件焊缝中心、熔合线、热影响区的裂纹顶端张开位移，并使用扫描电子显微镜观察各试件断裂微观形貌，分析各试件断裂韧性受裂纹扩展量影响情况。试验结果显示：裂纹扩展量会导致焊接接头裂纹顶端张开位移增大，影响焊接接头的韧性。3种焊接接头试件的不同区域裂纹顶端张开位移均>0.15 mm,断裂韧性较高；微观形貌结果显示，壁厚为15 mm的试件AJ-1热影响区韧窝较小，且出现较大解理面，脆性与韧性断裂特征都较为明显，该试件在焊缝中心与熔合线的韧窝较小，断裂韧性较低；壁厚为20 mm的试件AJ-2在热影响区存在准解理形貌，断裂韧性降低。在焊缝中心区的韧窝斜拉区断裂韧性升高，在熔合线出现较多剪切唇，断裂韧性并不理想；壁厚为25 mm的试件AJ-3在焊接接头各个区域均出现较多大韧窝，尤其焊缝中心的...     

大热输入焊接EH36船板钢接头力学性能

以EH36高强度船板钢为研究对象,通过拉伸和冲击分析试验手段,对EH36船板钢不同热输入埋弧焊接头进行了力学性能测试,同时采用扫描电镜对冲击试样断口形貌进行分析.结果表明,所有断裂均发生在拉伸试样的母材区,EH36船板钢在大焊接热输入条件下,焊缝和焊接热影响区的强度好于母材,并没有出现热影响区软化现象;随着焊接热输入增加焊缝的冲击韧性降低,从焊缝和熔合区断口形貌来看,断裂类型为韧性断裂和准解理断裂的混合断裂.随着远离熔合线距离的增加,冲击吸收功有增加的趋势,在距离熔合线4 mm处的冲击吸收功跟母材接近,说明该位置处韧性基本不受焊接热循环的影响.     

30CrMnSiNi2A钢异质焊接及接头力学性能研究

以HTJ-3焊条为对比焊条,应用插销试验研究了HTG-1焊条焊接调质态30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性,分析了预热温度对冷裂纹敏感性的影响,测试了HTG-1焊条所焊接头的力学性能。结果表明:采用HTG-1焊条可以有效地降低该钢焊接冷裂纹敏感性;预热温度增加,抗冷裂效果更好。焊缝金属冲击韧度远大于母材,对试验温度不敏感,断口为韧性断口;焊接接头拉伸试样断裂于焊缝,强度远低于母材。     

30CrMnSiNi2A钢异质焊接及接头力学性能研究

以HTJ-3焊条为对比焊条，应用插销试验研究了HTG-1焊条焊接调质态30CrMnSiNi2A钢的冷裂纹敏感性，分析了预热温度对冷裂纹敏感性的影响，测试了HTG-1焊条所焊接头的力学性能。结果表明：采用HTG-1焊条可以有效地降低该钢焊接冷裂纹敏感性；预热温度增加，抗冷裂效果更好。焊缝金属冲击韧度远大于母材，对试验温度不敏感，断口为韧性断口；焊接接头拉伸试样断裂于焊缝，强度远低于母材。     

A7N01S-T5铝合金激光-MIG复合焊接头低温韧性研究

针对高速列车用A7N01S-T5铝合金的激光-MIG电弧复合焊接接头的焊缝(W)、热影响区(HAZ)和母材(BM)分别在20℃、0℃、-20℃、-40℃及-60℃条件下进行冲击韧性和断裂韧性试验研究。结果表明:在相同温度下,热影响区的冲击韧性和断裂韧性最好,母材次之,焊缝最差。随着温度的降低,激光-MIG复合焊接头三个区的冲击韧性和断裂韧性都有一定程度的提高,但是变化幅度小。热影响区和母材的断口韧窝尺寸大于焊缝,在断裂过程中能产生较大变形来抵抗裂纹的扩展,吸收更多的能量,表现出良好的断裂韧性。     

60mm厚TC4钛合金电子束焊接头疲劳性能

针对大厚度钛合金在海洋领域的应用,开展了60 mm厚TC4钛合金电子束焊接(EBW)接头疲劳性能的研究. 对EBW接头和母材的疲劳性能进行测试,分析接头疲劳性能的均匀性,绘制S-N曲线对比分析母材与接头的疲劳性能,并采用扫描电镜观察疲劳试样断口以解明断裂路径. 结果表明,EBW接头疲劳性能测试断裂多发生在母材,少数断裂在热影响区,接头疲劳性能沿熔深方向由上至下逐步降低,电子束焊接接头比母材高出10%,接头疲劳试验断口可分为疲劳源区、裂纹稳定扩展区和瞬断区3个典型区域,裂纹起源于试件表面边缘处.     

SMA490BW耐候钢接头组织及低温力学性能研究

主要研究了SMA490BW耐候钢MAG焊接接头组织,在0~40℃温度范围内对接头进行拉伸、冲击试验,在-40℃进行弯曲试验,检测接头低温力学性能,并对冲击断口进行了分析。结果表明,接头宏观形貌成型良好,未见裂纹和明显的夹渣等焊接缺陷;焊缝组织主要为先共析铁素体、针状铁素体和粒状贝氏体,焊缝层间区组织为细小等轴晶,层间过热区呈魏氏组织形貌,热影响区的过热区晶粒粗大,正火区为细小等轴晶,不完全重结晶区组织不均匀;在0~-40℃范围内,接头拉伸试样都断裂于母材,抗拉强度和屈服强度均随温度降低而提高,焊缝和母材冲击韧性随温度降低呈下降趋势,热影响区冲击韧性对温度敏感性较小且冲击韧性最好,焊缝冲击韧性最差;在-40℃时,母材断裂模式由韧窝转变为准解理断裂,焊缝为解理断裂,热影响区为韧窝断裂;接头在-40℃条件下弯曲性能良好,未出现裂纹等表面缺陷。     

EH40高强度船板钢低温CTOD装置改造及试验探讨

通过对实验室现有1 200 k N液压万能试验机的改造,结合使用100 k N疲劳试验机,完成了EH40高强度船板钢母材及焊接接头低温CTOD试验。应用试验结果对焊接接头韧性进行评价,结果显示,EH40船板钢埋弧焊焊接接头的低温CTOD断裂韧性良好,母材和焊缝均符合Rules for Classification and Construction Ship Technology船舶技术规范要求。不同位置、不同热输入量的试验比较表明,焊接部分的韧性主要与位置有关,而与热输入量关联不大。此外,英标BS 7448对最小裂纹长度的有效性判据更为严格,为各家船级社认证所采用。