不锈钢母材及其焊缝金属材料单拉本构关系研究

对12个奥氏体型及12个双相型不锈钢正面角焊缝和侧面角焊缝连接试件进行了单调拉伸试验,考察了不同焊接工艺对角焊缝连接力学性能的影响。结果表明：采用氩弧焊焊接工艺的不锈钢角焊缝试件破坏面与电弧焊焊接工艺的试件破坏面形状相差较大,后者破坏面更加光滑;同时由于受到复杂应力的作用,正面角焊缝试件的真实破坏角度并不为相关规范规定的理论值45°;对于奥氏体型不锈钢角焊缝,氩弧焊试件与电弧焊试件的强度比分别为1.03 (正面角焊缝试件)及1.13 (侧面角焊缝试件),相对变形量之比为1.46及1.11;而对于双相型不锈钢角焊缝,两者的强度比分别为1.12和1.04,相对变形量之比为1.66及1.45;氩弧焊试件表现出了更好的力学性能。对于两种不锈钢材料,正面角焊缝强度均远大于侧面角焊缝的强度,建议在工程设计和相关规范的编制/修订中考虑正面角焊缝强度提高的影响。     

316L不锈钢薄板焊缝成形及力学性能研究

目的 减少1 mm厚度316L不锈钢薄板在焊接生产过程中出现的缺陷等问题,并提高不锈钢薄板焊缝成形质量和焊接接头力学性能。方法 采用脉冲激光焊接技术实现对厚度1 mm的316L不锈钢薄板的精确焊接,并利用金相显微镜、维氏硬度计、万能拉伸试验机和扫描电镜对焊缝的表面形貌、微观结构、力学性能、断口形貌进行表征分析。结果 当激光功率为403 W、输出电流为150 A、焊接速度为150 mm/min、离焦量为−5.525 mm时,焊缝正反面的形貌规则无缺陷。焊缝区内的微观结构主要由δ-铁素体和奥氏体2种晶粒构成,相较于母材及热影响区,焊缝区晶粒尺寸更细小均匀,平均硬度为156HV,表现出更高的硬度特性。焊接接头的抗拉强度和屈服强度均值分别达到643.28 MPa和305.95 MPa,相对于母材的强度分别提高了7%和49%;平均断后伸长率为37.2%,达到原始母材伸长率的55%;断裂呈现韧性断裂的塑性变形和延展性特征。结论 优化调整焊接工艺参数后,1 mm厚度316L不锈钢薄板的焊缝成形质量提高,无缺陷且微观组织分布均匀,焊接接头强度显著提高。     

双相型不锈钢角焊缝连接承载性能有限元分析

为研究双相型S22053不锈钢角焊缝连接的承载性能,对不锈钢母材和焊缝金属圆棒试样进行材性试验,分别获得了母材和焊缝金属材料的本构关系;对不锈钢正面和侧面角焊缝连接试件进行拉伸试验,测得试件极限承载力和焊缝变形发展情况;利用ANSYS有限元软件对不锈钢角焊缝连接试件单向拉伸试验进行了非线性有限元模拟,并将试验结果与模拟结果进行了对比。对比结果表明,考虑不锈钢母材和焊缝金属本构关系差异并使用材料真实应力-应变曲线的有限元模型能有效模拟角焊缝连接承载性能拉伸试验。最后,利用经试验验证的有限元模型对角焊缝承载力影响因素进行了参数分析,并将有限元模拟值与按照美国规范SEI/ASCE 8-02、欧洲规范EN 1993-1-4,以及中国不锈钢结构技术规程CECS 410：2015计算求得的规范设计值进行了对比,得出了承载力模拟值与各国规范设计值的比值,可为不锈钢设计规范的完善和工程应用提供参考。     

氢对18—8型奥氏体不锈钢焊缝金属力学性能与组织的影响

考察了高压气相热充氢对１８Ｃｒ－８Ｎｉ型奥氏体焊缝金属的力学性能与微观组织的影响。定量测试结果表明，充氢后焊缝金属的塑性明显降低，而强度变化不大；氢抑制了α＇马氏体的生成，由此否定了氢致α＇马氏体转变导致氢脆的观点。     

离子辐照对316L不锈钢焊缝晶体结构与力学性能的影响

目的 研究不同剂量离子辐照对不锈钢焊缝金属微观组织结构及力学性能的影响机理和影响规律.方法 通过添加3种剂量的氦离子和氘离子对316L不锈钢TIG焊焊缝金属进行辐照,分别使用XRD、纳米压痕与SEM来分析研究离子辐照对316L不锈钢焊缝金属的晶体结构、力学性能以及表面微观形貌的影响.结果 离子辐照后,焊缝金属XRD衍射...     

新型不锈钢可拆卸螺栓连接件疲劳后剩余力学性能研究

为适应装配式组合梁的发展，研发一种新型不锈钢可拆卸螺栓连接件，并对其疲劳荷载作用下的力学性能退化规律开展研究。首先，通过文献和市场调研，充分考虑现有螺栓的优缺点，设计制作一种新型不锈钢可拆卸螺栓连接件用于装配式组合梁；其次，制作6组新型螺栓连接件的推出试件，进行静载和疲劳试验，对比静载与不同疲劳加载次数后试件的破坏形态，重点分析新型螺栓连接件在疲劳加载过程中剩余承载力、残余滑移量、抗剪刚度及延性系数的退化规律；最后，基于疲劳累积损伤理论和材料剩余强度模型，确定新型螺栓连接件在疲劳加载过程中的损伤度，进而建立新型螺栓连接件的剩余承载力计算模型。结果表明：新型螺栓连接件在静力和疲劳作用下呈现不同的变形及断面破坏特征；在疲劳荷载作用下，新型螺栓连接件的各项力学性能均呈现不可逆的退化，在该试验中试件在疲劳加载270万次后剩余承载力退化12.1%,延性系数退化67.6%,抗剪刚度退化12.9%,退化较为明显；建立的新型螺栓连接件剩余承载力计算模型计算结果与试验值吻合良好。     

反复焊接对超低碳奥氏体不锈钢力学性能的影响

通过对反复焊接1～5次的超低碳奥氏体不锈钢力学性能的试验及金相组织的分析，研究了反复焊接对超低碳奥氏体不锈钢力学性能的影响。试验结果显示，在同一部位反复焊接5次后，超低碳奥氏体不锈钢的拉伸性能、冲击功、硬度及显微组织没有发生明显变化，表明超低碳奥氏体不锈钢在选择合适的焊接材料、焊接工艺和焊接方法的前提下，同一部位可反复焊接5次，不会明显影响其力学性能。     

20钢蒸汽管道对接焊焊接工艺

焊接20钢的蒸汽管道时采用氩弧焊打底，焊条电弧焊盖面的焊接工艺，减少了气孔、夹渣和未焊透等缺陷的出现几率，提高了焊接质量和接头的合格率，为以后此类压力管道焊接提供了详实的资料，此工艺经济适用，很有推广价值。     

奥氏体不锈钢焊缝应用超声波探伤的方法探究

奥氏体不锈钢的核心是奥氏体组织,其在常温状态下仍旧保持此类组织结构,提高不锈钢的稳定度。奥氏体不锈钢在焊接时,会利用超声波探伤的方式,排查内部组织是否存在质量缺陷,以此来确保奥氏体不锈钢的焊接水平。超声波探伤在奥氏体不锈钢裂缝中具有较高的应用能力。因此,本文主分析奥氏体不锈钢焊缝应用超声波探伤的方法。     

S30408奥氏体不锈钢高温力学性能试验研究

不锈钢材料高温力学性能是不锈钢结构抗火设计与数值模拟分析的重要参数。相对于碳素钢,不锈钢材料具有强非线性、比例极限低、无明显屈服平台、各向异性、应变硬化显著等特点,高温下两种材料的力学性能存在着较大的差异。该文利用MTS810试验系统对S30408奥氏体不锈钢进行了常温、高温稳态和高温瞬态试验研究,并将试验结果与《欧洲规范》以及已有的研究结果进行了对比分析。利用稳态试验结果,对影响高温下不锈钢材料力学性能的硬化指数n_θ和m_θ进行了修正,提出高温下不锈钢材料本构关系表达式,并给出了高温下不锈钢材料的初始弹性模量、屈服强度和极限强度的折减系数。对比分析了稳态试验结果与瞬态试验结果,结果表明：通过两种试验方法获得的高温下不锈钢材料应力-应变曲线存在一定的差异;在温度600℃范围内,差异不明显,当温度超过600℃时,两者差异随温度升高而逐渐增大。     

Effect of welding processes on fatigue crack growth behaviour of AISI 409M ferritic stainless steel joints fabricated using duplex stainless steel fillers

The present investigation aims to study the effect of welding processes such as shielded metal arc welding (SMAW), gas metal arc welding (GMAW) and gas tungsten arc welding (GTAW) on fatigue crack growth behaviour of the ferritic stainless steel (FSS) conforming to AISI 409M grade. Rolled plates of 4 mm thickness were used as the base material and AISI 2209 grade duplex stainless steel (DSS) was used as filler metal, for preparing single pass butt welded joints. Centre cracked tensile (CCT) specimens were used to evaluate the fatigue crack growth behaviour. From this investigation, it is found that the GTAW joints showed superior fatigue crack growth resistance compared with SMAW and GMAW joints. The reasons for the superior performance were discussed in detail.     

反复焊接对超低碳奥氏体不锈钢耐腐蚀性能的影响

通过对反复焊接1～5次的超低碳奥氏体不锈钢的晶间腐蚀试验及应力腐蚀试验，研究了反复焊接对超低碳奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能的影响。试验结果显示，在同一部位反复焊接5次后，超低碳奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向和应力腐蚀敏感性没有发生明显变化，表明超低碳奥氏体不锈钢在选择合适的焊接材料、焊接工艺和焊接方法的前提下，同一部位可反复焊接5次，而其耐腐蚀性能不会受到影响。     

冷却条件对超级钢焊接接头组织和性能的影响

400MPa级超级钢主要特征是高洁净度和超细晶粒组织。采用钨极氩弧焊对400MPa级超级钢施焊,并对其空冷和水冷两种冷却方式下的显微组织和力学性能进行分析。结果表明,空冷条件下焊接接头热影响区（HAZ）晶粒严重长大、强度下降,并出现软化区;焊接过程采用喷水冷却加快了冷却速度,有效抑制了焊接接头热影响区晶粒的长大,改善了接头组织,提高了贝氏体和低碳马氏体的含量,进而改善了接头的综合力学性能,满足实际焊接要求。     

不锈钢母材及其焊缝金属材料单拉本构关系研究

为研究国产双相型S22053和奥氏体S30408不锈钢母材及其焊缝金属材料的单拉本构关系和破坏模式,对4组共12个材性试样进行了单向拉伸试验,并对其破坏截面进行了电镜扫描。基于试验曲线,利用修正的Ramberg-Osgood （R-O）模型对材料本构关系参数进行了拟合,进而对不锈钢母材和焊缝金属的单拉本构关系进行了对比分析。结果表明：不锈钢母材和焊缝金属材料均发生韧性破坏,其本构关系都表现出明显的非线性;焊缝金属材料的屈服强度和极限强度均高于不锈钢母材,而延性低于母材;修正的R-O模型与母材和焊缝金属材料试验曲线吻合良好;在焊缝连接承载力精确分析中,应考虑焊缝金属材料与母材本构关系的差异,分别使用相应的本构关系模型。     

应用纳米压痕技术研究表面纳米化后316L不锈钢力学性能

316L不锈钢经表面纳米化(SNC)处理后,表面形成一层纳米层。样品表面晶粒细化至纳米级大约12nm左右,随着深度的增加,晶粒尺寸逐渐增大。该文应用纳米压痕技术分析了纳米层力学性能,结果表明:纳米层的纳米硬度和弹性模量分别为6.05GPa和227GPa,是基体硬度和弹性模量的1.4倍和1.2倍。随距表面距离的增加而降低,并逐步趋近于一个稳定值。同时测得纳米层的应变硬化指数为0.44为基体的1.5倍。     

Crack resistance of austenitic stainless steel pipe and pipe welds with a circumferential crack under monotonic loading

This paper describes the experimental studies carried out on cracked austenitic stainless steel pipe and pipe welds under bending loads. Pipe welds were produced by gas tungsten arc welding (GTAW) and shielded metal arc welding (SMAW). Fracture resistance curves for pipe and pipe welds were compared. Results indicate that the fracture resistance of pipe and pipe weld (GTAW) is comparable but that of pipe weld (GTAW+SMAW) is inferior. Cracks do not deviate from their original plane during propagation as observed in the cases of carbon steel pipe and pipe welds. The fracture resistance of pipe welds does not depend on the loading histories to which it has been subjected prior to fracture test. Initiation and crack propagation were observed prior to the maximum moment. An existing limit load expression is applicable for the pipe base material but gives non‐conservative results for the pipe welds. Multiplication factors have been suggested for the pipe welds for evaluation of limit loads using the existing expression. Fracture resistance for the pipe and compact tension specimens have also been compared for base material and welds.     

焊丝成分对T91/316L异种钢焊接接头微观组织和力学性能的影响

T91马氏体钢与316L奥氏体钢异种钢的焊接主要应用于超超临界机组(USC)和核电领域中的加速器驱动次临界洁净核能系统(ADS)。本研究采用ER309L、ER316L和ERNiCr-3三种不同的焊丝,使用钨极氩弧(TIG)焊对T91马氏体不锈钢和316L奥氏体不锈钢进行了焊接,并对焊接接头进行了微观组织和力学性能分析,同时研究了焊后热处理对焊接接头的影响规律。研究结果表明,使用三种焊丝获得的焊缝的微观组织都是粗大的奥氏体枝晶,且其枝晶的晶粒垂直于熔合线往焊缝中心生长。焊态下焊接接头拉伸试样在T91侧的粗晶热影响区(CGHAZ)发生脆性断裂,经过焊后热处理(750 ℃/1 h)的焊接拉伸试样的韧性断裂均发生在316L母材处,且抗拉强度显著上升,这表明焊后热处理能够提高T91/316L异种钢焊接接头的拉伸性能。在未焊后热处理状态下,使用ERNiCr-3焊丝获得的焊接接头焊缝的冲击性能优于其他焊丝。焊态下焊接接头硬度在T91侧熔合线处显著升高,而焊后热处理后T91侧熔合线处的硬度凸起几乎消失。