湿H2S环境下低合金钢焊接接头氢扩散数值模拟

利用电化学渗透法测定了氢在16MnR低合金钢焊接接头处的焊缝金属、热影响区金属以及母材中的扩散系数.利用有限元软件ABAQUS,对16MnR钢焊接接头氢扩散进行数值模拟,考虑焊接残余应力、不同组织对氢扩散的影响,得到焊接接头扩散氢的浓度随时间的分布.结果表明,在焊缝和热影响区,氢的扩散系数和焊接残余应力较大,使氢在焊缝和热影响区聚集,降低材料的力学性能,使得焊接接头部位成为最薄弱环节,在湿H2S环境下很容易发生与氢有关的损伤和破坏.     

高强钢焊接接头扩散氢行为研究

针对900 MPa钢级高强钢,采用甘油法测试焊接接头中扩散氢含量,并研究焊后放置72 h内扩散氢的逸出规律.研究结果表明,试板装瓶后0.5～12 h时,扩散氢的逸出速度很快,逸出量比较大,可以达到总逸出量的90％;在12～24 h这一时间区间内,扩散氢逸出速度变慢;在24～72 h时间内,扩散氢逸出量基本维持不变.由此看出,在焊接后24 h内,熔敷金属中的扩散氢已经逸出怠尽.本研究结果也表明对高强钢焊接结构进行消氢处理时必须在焊后尽快进行,否则消氢处理的意义不大.     

SPV50Q钢焊接接头腐蚀和氢渗透性能分析

具有不同组织结构的焊接接头是腐蚀环境中服役焊接设备或管道的薄弱环节,这与焊接接头处发生的非均匀腐蚀密切相关.利用动电位极化、交流阻抗技术和氢渗透技术,研究了液化石油气（LPG,liquefied petroleum gas）球罐用SPV50Q钢焊接接头在含H2S溶液中的腐蚀和氢渗透特性.结果表明,具有不同组织结构的SPV50Q钢焊接接头各区金属（母材、热影响区和焊缝）,在含H2S溶液中的耐腐蚀性和氢渗透性能都具有一定的差异性,母材的耐蚀性最好,热影响区次之,焊缝金属的最差;对氢渗透性能而言,焊缝金属的氢扩散速度和扩散系数最大,热影响区的次之,母材的最小.     

低碳钢焊接接头腐蚀性能分析

通过电化学腐蚀试验研究了焊接线能量对低碳钢焊接接头耐腐蚀性能的影响,并对焊接接头组织进行了分析。结果表明,随着线能量的增加,焊接接头组织晶粒变粗大,从而导致焊接接头的耐腐蚀性能下降,腐蚀率增大。     

热处理对TMCP X80钢焊接接头的氢渗透行为研究

主要针对焊后回火热处理对TMCP的X80管线钢焊接接头的氢渗透行为影响进行了研究.得到的主要结果如下:母材显微组织为针状铁素体、珠光体和少量的粒状贝氏体,其具有最大的氢扩散率和最低的阴极侧氢浓度与氢陷阱密度.焊缝组织为粗大的铁素体,其具有较低的氢扩散率和最高的阴极侧氢浓度与氢陷阱密度.经过回火热处理的接头与未经热处理的接头相比,其氢扩散率增大,阴极侧氢浓度与氢陷阱密度减小.     

焊接接头和U型试样中的氢分布

采用自行研制的激光测氢装置,测量了焊接接头和U型试样中的氢分布,并且推导了U型试样弯曲部份(塑性变形区)的应变、残余应力计算公式。 结果表明:在焊接接头中,1.沿熔深方向上,氢分布是不均匀的。最高氢含量在熔合线附近;2.氢的具体分布情况,取决于焊缝金属和母材的原始氢含量以及金相组织。在U型试样中,1.计算应变的公式(εθ)=2tθ/πro和残余应力公式可以用来计算U型试样弯曲部份外表面的应变量和残余应力值。冷轧态的1 Cr18Ni9 Ti钢的F=990MPa、n=0.146;2.氢分布明显受应变的影响,应变值愈大,氢含量愈高。     

焊接接头氢扩散数值模拟(I)

采用ABAQUS有限元分析软件对氢在不均质焊接接头的扩散进行了模拟计算 ,结果表明 ,对 2 0MnNiMo钢焊接接头 ,随时间延续 ,焊缝金属中的氢浓度逐渐降低 ,而熔合区以外区域氢的浓度经历了一个峰值变化过程。由于焊接接头不同部位氢的扩散系数和溶解度不同 ,一定时间以后热影响区中的氢浓度超过焊缝金属和母材 ;预热使焊缝金属中的氢浓度快速降低 ,并缩短热影响区出现峰值浓度的时间 ;后热可加速氢从焊接接头的逸出 ,降低热影响区氢浓度峰值并缩短其出现时间。     

低碳钢激光焊焊接接头金相组织

焊接方法激光焊母材材质Ｑ2 35钢低碳钢激光焊焊接接头金相组织$哈尔滨焊接研究所金相室@孙秀芳 $哈尔滨焊接研究所金相室@郭力力 $哈尔滨焊接研究所金相室@于捷     

热网管道焊接接头局部渗透裂纹分析和修复

某电厂外部热网管道安装后 ,在试运行中发现个别Π形补偿器弯头与主管的横焊缝及直管段的全位置焊缝产生焊缝中心线的局部渗透裂纹 (图 1) ,被迫停炉捡修。该管道规格为4 80ｍｍ× 10ｍｍ ,长 80 0ｍ ,材质为 2 0钢。介质为蒸汽 ,管子标高 6～ 8ｍ ,坡度为 0 .0 0 2。空中有管道支架敷设。工作压力为 1.6 7ＭＰａ,试验压力为 2 .1ＭＰａ,无损检测为Ｘ光射线 ,检测 15 %焊接接头 3级片为合格。图 1　缺陷示意图1　缺陷分析从工艺上看 ,采取了用ＴＩＧ焊进行管子打底 ,中间层和盖面层用手弧焊的焊接方法进行焊接是合理的 ,但仍出现焊接裂纹 …     

焊接接头氢扩散数值模拟（Ⅰ）

采用ＡＢＡＱＵＳ有限元分析软件对氢在不均质焊接接头的扩散进行了模拟计算,结果表明,对２０ＭｎＮｉＭｏ钢焊接接头,随时间延续,焊缝金属中的氢浓度逐渐降低,而熔合区以外区域氢的浓度经历了一个峰值变化过程。由于焊接接头不同部位氢的扩散系数和溶解度不同,一定时间以后热影响区中的氢浓度超过焊缝金属和母材;预热使焊接接头的逸出,降低热影响区氢浓度峰值并缩短其出现时间。     

Cr-Mo-V钢焊接接头塑性损伤的非线性超声评价

采用非线性超声纵波技术对汽轮机转子钢30Cr2Ni4MoV焊接接头不同程度塑性损伤试样进行了超声非线性信号的检测.结果表明,超声非线性参数随着焊接接头试样塑性应变或损伤的加剧而显著上升;对于同一加载情况下的试样,与母材和热影响区相比,焊缝中心的非线性参数变化最大.同时,利用透射电子显微镜对不同塑性应变焊缝中心微观结构进行观察,发现位错密度的增加是导致非线性参数随着塑性应变增大的主要原因.     

Hydrogen damage of a welded API 5L X52 steel

The main objective of the present investigation was to study the susceptibility to hydrogen damage on a type API 5L X52 steel welded by electrical resistance. Several techniques, such as hydrogen permeation and cathodic charging, were used. The metallic material was characterized using a scanning electron microscope and transmission electron microscope. The base metal microstructure was very similar to that of the one corresponding to the welded area. This microstructure mainly comprised ferrite and perlite, differing only in the grain size. Therefore, the susceptibility to hydrogen damage was similar in both cases. It is worth mentioning that the welded area has a very small dimension. Indeed, the fusion zone is only 5 mm wide while the heat affected zone is 1 mm wide. The hydrogen damage observed was mainly in the form of blisters, which were associated with the presence of aluminium-rich inclusions. Also, partial dissolution of inclusions and some matrix attack adjacent to the inclusions were noticed.     

基于预充氢拉伸法的焊接接头氢致裂纹敏感性评价

提出了焊接接头预充氢拉伸法评价焊接接头氢致裂纹敏感性的新方法,以30CrMnSiNi2钢TIG焊接接头为研究对象,对此方法进行了试验验证. 结果表明,预充氢后的拉伸试样断裂位置由未充氢时的母材区转变为HAZ粗晶区,预充氢电流对屈服强度影响不大,随预充氢电流密度增加抗拉强度下降,断后伸长率和断面收缩率减小. 同时,随着预充氢电流的增加,断裂方式由准解理断裂和韧窝断裂组成的混合型断裂逐渐向穿晶准解理断裂和沿晶准解理混合断裂过渡. 预充氢拉伸试验结果表明该方法能够方便地确定焊接接头临氢环境时的薄弱环节,有效评价焊接接头氢致裂纹敏感性.     

力学与电化学作用下X80钢焊接接头SCC行为分析

采用动电位扫描技术及慢应变速率拉伸试验(slow strain rate test, SSRT)研究了X80钢焊接接头在库尔勒模拟溶液中应力腐蚀开裂(stress corrosion cracking, SCC)行为,并利用扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)对不同应变速率下试样断口形貌进行表征.结果表明,随着应变速率的增加,X80钢焊接接头的腐蚀速率则呈现持续增大的趋势.当应变速率为1×10-5/s时,试样的腐蚀情况最为严重. X80钢焊接接头在不同应变速率下的腐蚀机制是由电化学-力学交互作用共同决定的.试样发生应力腐蚀后断裂于焊缝处,这是由于焊接过程导致焊缝晶格存在大量的缺陷,使得晶格活性较高所致.     

焊接接头损伤条件下的断裂力学参量数值模拟

利用弹塑性损伤-应变耦合有限元方法研究了不同强度匹配焊接接头中母材区断裂应变的变化对焊缝区裂纹断裂力学参量J积分的影响规律.结果表明,对于强度高匹配、等匹配和低匹配的焊接接头,在焊缝区各项力学性能参数保持不变的条件下,随着母材区断裂应变的减小,焊缝区的塑性应变及裂纹扩展驱动力J积分均有明显的提高;随着接头强度匹配比M的降低(母材屈服强度的升高),母材区断裂应变的变化对J积分值的影响作用减小.     

焊接接头低周疲劳损伤分形演化模型

用宏观与微观相结合的方法研究焊接接头疲劳损伤演变规律。认为焊接接头疲劳裂纹扩展路径在一定尺度范围内具有分形特征。用分形几何学方法建立裂纹扩展模型，将断裂力学的概念运用到损伤力学演化规律研究中，给出分形有效应力强度的表达式以及损伤演化率方程，推导出损伤演变方程，为从微观层次定量描述焊接结构疲劳断口特征及宏观疲劳断裂特性提供了一种新方法。     

碳钢焊接接头腐蚀的有限元模拟

由于焊接接头各区域之间耐蚀性和力学性能的差异,在接头处容易发生局部腐蚀,严重威胁着管线的安全运行,需要对接头腐蚀行为进行预测. 基于电偶腐蚀原理建立了碳钢焊接接头腐蚀的有限元模型,结合COMSOL软件,对三种温度下的接头腐蚀形貌进行了预测. 并利用该模型研究了焊缝余高、焊缝与母材的面积比以及焊缝缺陷对焊缝金属腐蚀速率的影响规律. 结果表明,该有限元模型不但能进行焊接接头腐蚀行为预测,而且可为输油气管道的焊接接头设计提供理论依据.     

Hydrogen permeation behavior of nickel electroplated AISI 4340 steel

The role of the electroplated nickel layer on hydrogen permeation through AISI 4340 steel was investigated by a electrochemical hydrogen permeation test. The permeation test, composed of three steps, was conducted to measure the hydrogen diffusivity and surface hydrogen concentration. A constant current of 20 mAcm^-2 and a constant potential of -100 mV vs. Ag/AgCl electrode were applied to the hydrogen entry and exit cells, respectively. The thickness of the electroplated nickel layer on AISI 4340 steel increased in a linear fashion with an increase in electroplating time. The nickel coated layer contributed to a decrease in the hydrogen permeability of nickel coated AISI 4340 steel specimens. This is due to the fact that the surface hydrogen concentration and hydrogen diffusivity in nickel coated layer were lower than those of AISI 4340 steel substrate. Especially, low hydrogen diffusivity decreased significantly with hydrogen permeability. The critical effective hydrogen diffusivity for barrier of nickel electroplated AISI 4340 steel specimens was higher than the hydrogen diffusivity of AISI 4340 steel specimen. It is proposed then that the thin nickel layer on AISI 4340 steel acts as a barrier for hydrogen permeation through AISI 4340 steel.