海洋用CRA双金属复合管管端全自动堆焊工艺改进

针对海洋用CRA双金属复合管薄壁基管堆焊过程中出现显著的管端缩径,机械加工后管端尺寸超差这一问题,设计了工艺革新及改进方案。通过采用优化焊接工艺参数和调整管端机械加工工艺等措施,使得双金属复合管管端机械加工后的尺寸满足了设计要求,同时Fe的稀释率降低。堆焊后对堆焊层进行拉伸试验、冲击试验、硬度测试、金相组织观察以及晶间腐蚀试验,结果表明,堆焊层的力学性能良好,且具备较好的耐腐蚀性能。     

环境温度对AISI 4130钢TIG堆焊Inconel 625合金温度场及应力场的影响

环境温度对非熔化极气体保护焊（TIG）堆焊过程中堆焊层的温度场与应力场有着重要影响。为了探明AISI 4130钢TIG堆焊Inconel 625合金过程中缺陷的产生原因,采用ABAQUS有限元分析软件,对不同热输入量和不同环境温度条件下TIG堆焊Inconel 625合金的温度场和应力场分布规律进行研究。结果表明,当堆焊工艺参数相同时,在较低的环境温度下（0℃）焊缝残余应力高,分布不均匀,焊接变形大,容易产生焊接缺陷。通过适当降低焊接电流及焊接速度,在保证热输入量的条件下,可降低焊接峰值温度、残余应力及应变,从而减少裂纹、孔洞等焊接缺陷的产生,提高焊接质量。     

表面状态对304不锈钢/20钢双金属复合管耐腐蚀性能的影响

为了研究表面状态对304不锈钢与20钢双金属复合管耐腐蚀性能的影响,采用极化曲线测试方法对304不锈钢内衬管经过塑性加工和抛光处理前后,在Cl-溶液中的腐蚀过程进行了测试,并对耐腐蚀测试结果进行了对比分析。研究结果表明,通过改善表面加工质量可以使304不锈钢的耐腐蚀性能大幅提高,表面粗糙度越小,金属的耐腐蚀性越好。     

石墨烯表面官能团对复合热界面材料性能的影响

以不同还原程度的石墨烯为导热填料对环氧树脂进行修饰,揭示了官能团总量对复合热界面材料热导率的影响规律。采用XPS,Raman,FTIR等方法对本征环氧树脂及不同还原程度的试样进行表征,并测试了复合热界面材料的热导率、热阻率及力学性能。实验结果表明,石墨烯表面官能团的总量对复合热界面材料的热导率具有显著影响,适量官能团的存在能有效改善填料和基材之间的热接触水平,降低界面接触热阻率;适量石墨烯表面官能团的存在有利于增强填料和基材之间的化学接触水平,提高复合材料的力学性能。     

工艺参数对H13钢表面激光熔覆高熵合金成型和性能的影响

为了研究工艺参数对H13钢表面激光熔覆高熵合金成型和性能的影响,通过在H13钢表面激光熔覆Co1.5CrFeNi1.5Ti0.75高熵合金,并分析了不同激光功率和扫描速度参数下熔覆层的形貌、相组成、硬度和耐磨性。研究表明,高熵合金Co1.5CrFeNi1.5Ti0.75 熔覆层为BCC相和FCC相;当激光功率为200 W、扫描速度为300 mm/min时,熔覆层成形良好,平均硬度最高,耐磨性能也最好。相关结果为提高H13钢的表面性能提供了有效、可实施的方法和试验依据。     

双金属复合管内覆（衬）层应力腐蚀开裂失效原因分析

为了促进双金属复合管线的合理设计、施工和应用,分析了双金属复合管内覆（衬）层的腐蚀失效类型,并对管道应力腐蚀开裂条件、机理及断口形貌进行了分析研究,明确了双金属复合管内覆（衬）层应力腐蚀开裂的失效原因及判断方法,指出了减少双金属复合管内覆（衬）层应力腐蚀失效的途径。研究表明,当双金属复合管内覆（衬）层材料选定后,降低应力腐蚀开裂的途径是降低残余应力和施工外力;定期对服役管线内覆（衬）层进行无损检测,确定失效部位并及时修补,是发挥管线最大使用寿命的重要手段。     

X65钢管内壁堆焊镍基合金耐蚀层过程的数值仿真模拟

为了提高含硫管道的耐腐蚀性能,通过对ANSYS焊接温度场热源理论和边界条件进行研究,建立了堆焊过程的数学模型和物理模型,对X65钢管内壁堆焊625镍基合金温度场和应力场进行了动态模拟。模拟分析结果显示,焊接温度高达1 700 ℃,堆焊层和钢管界面形成了比较好的熔合;堆焊结构的径向和轴向残余应力均很小,钢管表面残余应力为压应力,最大残余压应力达202 MPa。研究结果表明,采用合理的焊接参数,在X65钢管内壁堆焊625镍基合金层,可保证堆焊结构的可靠性,提高管道的耐腐蚀性能。     

Q235A钢表面TIG堆焊铜合金的组织和性能研究

为了解决Q235A钢表面耐腐蚀性差和硬度低等问题,采用TIG堆焊方法在Q235A钢板上堆焊铜合金,从30组试验中选取堆焊效果好的3组试样进行组织和性能研究,分析堆焊层组织的宏观和微观形貌,比较堆焊层的硬度和耐蚀性。结果表明:铜合金层和母材界面的成分发生了变化,发现基体元素向铜合金层中熔解产生不同形状的泛铁相,钢板表面硬度明显提高,表面堆焊层的耐腐蚀性比Q235A钢母材的耐腐蚀性有显著提高。     

UNS N08825双金属复合弯管制管前后耐蚀性能变化分析

为了分析研制的N08825双金属复合弯管在制管前后耐腐蚀性能的变化情况,对钢板内覆层不锈钢、双金属复合弯管内覆层不锈钢及焊缝分别进行了三氯化铁点腐蚀试验、晶间腐蚀敏感度的硝酸腐蚀试验、硫酸铁－50%硫酸腐蚀试验以及铜－硫酸铜－16%硫酸腐蚀试验。结果表明,UNS N08825双金属复合弯管制管前后腐蚀性能均未发生明显变化,焊缝的硫酸铁－50%硫酸腐蚀速率是钢板内覆层不锈钢及双金属复合弯管内覆层不锈钢的5倍,但符合技术条件的要求。     

20/IN625复合管焊缝扩散层组织及元素分析

为了研究双金属复合板焊接接头组织、元素扩散情况及其对力学性能的影响,采用两种焊接方案对20/IN625双金属复合管进行了焊接试验。采用光学显微镜和扫描电子显微镜对焊缝扩散层显微组织及合金元素分布进行了分析,并且采用显微硬度计测定了扩散层附近的硬度分布。研究结果表明,基层焊缝组织主要为针状铁素体,不锈钢层和过渡层焊缝组织为奥氏体和少量铁素体。增加过渡层焊道可以减少不锈钢焊道Cr、Ni、Mo合金元素的稀释量,使扩散层界面变模糊,并降低扩散层处的硬度。两种焊接方案中焊缝扩散层处的硬度均高于其两侧焊缝硬度。     

X65/316L与AISI4130/Inconel625复合管焊接接头力学性能及腐蚀行为研究

采用ERNiCrMo-3焊丝成功焊接X65/316L与AISI4130/Inconel625复合管,研究了复合管焊接接头的力学性能和腐蚀行为。采用拉伸试验、全焊缝拉伸试验、冲击试验、硬度测试表征了焊接接头的力学性能。参照ASTM G39和ASTM G5的相应标准对复合管焊接接头进行了CO2应力腐蚀和电化学腐蚀性能测试。结果表明,复合管焊接接头的抗拉强度达到583 MPa,断裂发生在X65/316L母材处;焊缝屈服强度为441.4 MPa,抗拉强度为725.9 MPa,延伸率达到37.67%;在-10 ℃试验条件下,焊缝的冲击吸收功为157 J,接头硬度值呈现梯度过渡。复合管焊接试样经过CO2应力腐蚀试验后失重达标,在母材和焊缝处没有观察到裂纹;电化学腐蚀试验后焊缝和热影响区的耐蚀性与母材相当。     

N08825镍基合金复合管件加工技术及耐蚀性研究

为了避免高H2S/CO2油气田用管道的电化学腐蚀损伤和应力腐蚀开裂问题,以某天然气净化厂原料气管线拟使用的N08825镍基合金复合管为例,研究了其加工技术及耐蚀性能。研究结果显示,N08825镍基合金复合管力学性能及SCC性能均满足中石化普光气田净化厂原料气管线安全隐患治理工程SEI《焊制复合钢管、管件规格书》要求。结果表明,通过控制大直径镍基合金管件加工工艺并在复合管内表面涂刷防护剂,可确保复合管件成型质量及高H2S/CO2环境下的抗应力腐蚀开裂性能。     

不同焊接方法对NiCrFe堆焊层组织及性能的影响

为了选出适合轴类材料表面划伤修复的最佳技术,分别采用电火花堆焊方法、氩弧堆焊方法及手工电弧堆焊方法在同一焊接母材上进行同类焊接试验,研究了母材至各堆焊层之间硬度的分布情况,并探讨了各堆焊层的组织及合金元素的过渡情况。结果表明,电火花堆焊层与母材合金元素过渡均匀,结合良好,其硬度的变化区域较窄,焊接热影响区的范围最小,利用电火花堆焊技术更有利于成功修复轴类材料表面损伤。     

冷凝器用铝合金复合高频焊管焊缝泄露原因分析及控制

为了进一步降低冷凝器用铝合金复合管的泄漏率,采用金相试验对冷凝器用铝合金复合高频焊管焊缝气孔泄漏、显微裂纹泄漏和氧化物夹杂泄漏3种形式进行了分析,并从生产角度对焊缝泄露的原因进行了论证。研究结果表明,铝管坯纵切面不规整、导向环啃食成型开口圆管筒内侧边缘及焊接工艺参数控制不当等是冷凝器集流管焊缝泄漏的主要原因。针对以上泄露原因,提出了铝带纵剪分条优化工艺、导向环优化设计和焊接工艺参数优化等解决方案。实践证明,解决方案显著降低了冷凝器集流管焊缝泄漏率。     

镍基合金625+X65复合管的焊接性和焊接工艺研究

针对镍基合金625+X65复合管的镍基合金625与X65低合金钢的化学成分及物理性能差异较大,导致该复合管焊接时易产生热裂纹的问题,通过焊接试验和焊缝防腐蚀试验对镍基合金625+X65复合管的焊接性及焊缝防腐蚀性能进行了试验研究。结果表明,采用适当的焊接工艺参数、选择正确的焊接方法和焊材能够获得性能良好的复合管焊缝,且焊缝表面成形良好,力学性能和抗腐蚀性能均能满足相关标准的要求。