Hy-130焊件应力腐蚀开裂的断口组织和显微组织分析

本文对在3.5％的氯化钠溶液中进行抗应力腐蚀开裂(SCC)试验的Hy-130钢焊缝金属的单边缺口悬臂梁试样进行了断口组织和显微组织分析。焊件是使用标准焊条和具有基体金属成分的焊条通过钨极气体保护焊(GTA)、气体保护金属极电弧焊(GMA)和惰性气体保护金属极电弧焊(SMA)工艺制备的。其中某些试样以焊接状态进行试验,而其它试样在试验前进行了热处理。本研究的目的在于,使断口形貌和相应的显微组织与各种焊接状态及热处理状态的焊缝金属的抗应力腐蚀开裂性能相关连。研究发现用细小焊珠低熔敷速率的钨极气体保护焊(GTA)焊接工艺焊制的焊件具有最高的抗应力腐蚀开裂性能。因为这种焊接工艺使熔敷状态的焊接金属再加热,因此产生了一种均匀而晶粒细化的回火状态的显微组织,它主要因显微孔穴聚集而引起断裂。气体保护和惰性气体保护金属极电弧焊焊件中均产生粗晶粒的不均匀的显微组织。用这两种工艺焊制的试样均产生解理断裂。对钨极气体保护焊焊件进行热处理而故意使显微组织晶粒粗化,结果导致晶间断裂和抗应力腐蚀开裂性能的显著降低。另一方面,对钨极气体保护焊件进行热处理使显微组织晶粒细化,结果导致由于显微孔穴聚集而产生的断裂并改进了抗应力腐蚀开裂性能。焊接金属中主要合金元素含量的有限变化对抗应力腐蚀开裂没有明显的影响。     

爆炸焊接不锈复合高强钢的断裂韧性

本文研究了SUS304不锈钢和HT80高强钢爆炸焊接复合板的断裂韧性。为了搞清冶金性质及复合结构对断裂韧性的影响。沿着复合板厚度的不同部位,切取均质和非均质试样,进行了夏比V型缺口试验与弯曲COD试验,这些试样的缺口根部或预裂纹前沿平行于板材表面。夏比V型缺口试验中,试样断裂时所消耗的能量与缺口根部的起裂能量,受到缺口根部的材料的影响及试样的净载面中两种不同钢种的厚度比的影响。在预裂纹位于不锈钢侧的非均质试样的静态弯曲试验中,虽然在整个试验温度范围内,预裂纹尖端处发生了塑性断裂,但是在预裂纹扩散之前,在焊接界面附近的高强钢中就发生了断裂。就裂纹起始而论,如果能测量出交界区首先起裂时的临界COD,以及断裂首先出现在预裂纹顶端处时的拉伸区宽度,则这二者分别可以成为一种断裂韧性参数。在预裂纹位于高强钢侧的非均质试样中,在低温下尚未发生塑性断裂的临界COD及在整个温度范围内的伸展区宽度,均可能作为断裂韧性的参量。因为断裂韧性基本上取决于包含预裂纹尖端的材料,即高强钢。     

高强度钢焊接接头的断裂韧性

本文针对热影响区这一特殊部位,对高强钢焊接接头的断裂韧性进行了研究。试样取自原厚度为25毫米的多层焊试板,焊接时采用了20千焦耳/厘米的线能量和150℃的层间温度。沿着靠近熔合线的热影响区进行的硬度测量表明,焊趾边界上的硬度达最大值。由于这个原因,这种试样机加工的最苛刻的特点是槽口的位置和窄缝的制备问题。象1毫米深的这种浅缺口也要求这样做。另外,各种深度的窄缝顶端都須置于靠熔合线的热影响区。断裂试验是在很宽的温度范围内用四点弯曲法进行的。     

Hy钢焊件在海水中的应力腐蚀开裂

用予裂纹悬臂梁试样研究了 Hy-100和 Hy-130钢的基体金属和焊缝在海水中阴极保护电位为-1.0伏(相对于 Ag/AgCl)时的抗应力腐蚀开裂(SCC)能力。本研究的目的是鉴别对决定抗SCC 能力有重要影响的冶金和焊接因素,并确定使 Hy 钢敷焊焊缝金属获得与轧制基体板材相同的抗 SCC 能力的可能性。对金属极气体保护焊(GMA)、金属极电弧焊(SMA)和钨极气体保护电弧焊(GTA)制成的焊缝金属以及对轧制板材基体作了机械性能、金相和应力腐蚀开裂试验。发现强度水平是控制Hy-100和 Hy-130钢基体金属和焊缝金属在海水中的 SCC 界限值水平的支配因素。在决定 Hy 钢焊缝金属的抗 SCC 能力方面,由焊接工艺和参数确定的显微组织比化学成分更重要。当采用低敷焊速度的 GTA 焊接工艺时其 SCC 的界限值水平可与轧制板材基体相当。对焊缝金属显微组织可进行有效的再加热细化和回火的焊缝参数对 Hy-130钢焊缝金属获得最大的抗 SCC 能力显得很重要,而强度相对较低的 Hy-100钢焊缝1英寸(25毫米)厚的 SCC试样则有很高的抗 SCC 能力。     

C—Mn钢焊接接头的解理断裂应力的研究

测定了Ｃ－Ｍｎ钢焊接接头不同焊缝百分含量ｗ％的光滑试样,缺口试样和裂纹试样的解理断裂应力,发现不同试样有两个解理断裂应力表征了解理断裂起裂于母材、焊颖两区。而且发现裂纹试验解理断裂应力比缺口试样高,缺口试样解理断裂应力比光滑试样高,其原因是因为裂纹试样解理断裂临界事件最小,光滑试样最大。     

HY-130钢焊缝的冶金特性

6.35毫米和12.7毫米(1/4和1/2英寸)厚HY-130钢焊件系分别采用了手弧焊(SMA)、熔化极气体保护焊(GMA)、电子束(EB)焊接和激光束(LB)焊接方法制造的。对焊件的焊缝金属和热影响区进行了硬度测定和金相检验。EB和LB焊件焊缝金属的硬度明显地高于SMA和GMA焊件的,其热影响区的硬度梯度也更陡。 SMA和GMA焊缝的金相组織由大量针状铁素体和少量贝氏体和马氏体组成;而EB和LB焊缝的则由大量马氏体和少量贝氏体组成。室温动态撕裂试验表明,焊接接头试样主要呈平面应力(斜断口)断裂。LB试样所具有的断裂韧性不仅高于其它焊缝的,而且可与基体金属的相比拟。发現SMA和GMA焊件中所存在的诱发冷裂敏感性的諸冶金状态和諸因素比EB和LB焊件中存在的更突出。检查动态撕裂(DT)试样的断口可发现:SMA和GMA焊件中有少量到中等程度的气孔;EB焊件中存在冷疤(未完全熔合);LB焊件中则有少许冷疤和氢脆的迹象。     

温度对X80管线钢韧/脆转变区断裂韧性的影响

通过实验和3D有限元模拟的方法研究了焊接热模拟X80管线钢在不同温度(即?90℃、?60℃、?30℃和0℃)下的断裂韧度。该文选取单边缺口拉伸试样在不同温度下进行CTOD断裂韧度测试,同时对测试件进行三维有限元建模与计算分析。结果表明:X80管线钢的断裂韧性随温度降低显著减小,并使其倾向于脆性断裂;材料在不同温度下的真实应力-应变曲线行为从光滑拉伸棒到断裂力学试样具有良好的可传递性,温度对材料的硬化行为没有明显影响;3D有限元模型可准确预测X80钢焊接热影响区不同温度下的CTOD值。     

高强度细晶粒结构钢在模拟单道和多道焊的温度-时间-程序后热影响区粗晶区组织的断裂韧性

单道多道本报告叙述了单道-多道焊时的温度-时间-程序对高强度細晶粒结构钢热影响区中的过热区之缺口冲击韧性和断裂韧性的影响。测定了热轧试验钢以及StE36、StE47,正火钢和StE70调质钢的模拟焊接试样热响区中粗晶粒区的数值。     

海洋平台用钢焊接接头宽板拉伸断裂行为的研究

本文采用带有中心缺口的宽板拉伸试验方法,研究国产海洋平台用钢焊接接头的断裂行为——测定不同温度下的断裂应力、断裂韧性和断裂后的残余应变。     

高强度钢框架梁柱节点焊接构造的断裂性能试验研究

为研究高强度钢材焊缝连接在实际节点构造中的断裂性能,选取代表实际梁柱节点局部焊接构造的十字型焊接接头试件,采用对接熔透焊和角焊缝两种焊缝类型,完成了20个高强度钢材典型焊接构造在单调拉伸和往复加载下的断裂性能试验,研究了高强钢焊接构造断裂机理,探讨了焊缝类型、荷载类型及钢材强度对典型构造细节断裂性能的影响。研究结果表明,焊缝类型对高强钢焊接构造断裂性能有较大影响,拉-卸载作用导致高强钢焊接节点热影响区材料损伤开裂,往复加载幅值越大,高强钢焊接节点的缺陷敏感性越大,越容易发生断裂失效。试验得到对接熔透焊和角焊缝试件在单调拉伸和往复加载下的断裂临界伸长量和临界荷载,为发展高强度钢材节点焊缝区域的断裂分析模型提供依据。     

HY-130钢焊缝金属的断裂韧性

本文用1T紧凑拉伸试验方法研究了HY-130钢焊缝金属和基体金属的断裂韧性。本研究的目的是确定各种焊接程序对熔敷状态HY-130钢焊缝金属断裂韧性之影响,并与轧制的基本金属进行比较。对气体保护金属极电弧焊(GMA)焊缝及气体保护钨极电弧焊(GTA)焊缝进行了机械性能,V型缺口夏比冲击功、硬度及采用计算机交互作用试验程序的J_1c断裂试验以及金相和扫描电镜试验,同时也对轧制的基体金属进行了上述试验。与HY-130钢基体金属相比,用GMAW熔敷的HY-130钢焊缝金属具有较低的裂纹起始能、J_1c值及撕裂抗力T。这主要归因于焊缝中的氧含量较高。用GMAW熔敷的焊缝金属的显微组织对韧性也有影响。与HY-130钢焊缝金属相比,用GTAW熔敷的HY-130钢焊缝金属具有较高的断裂韧性低的GTA焊接线能量所焊制具有最高的断裂抗力。这归因于在这些焊缝的焊制过程中,焊缝的显微组织经受的焊缝的反复再加热、晶粒细化及回火。     

高强度钢的断裂变形功与动态断裂韧性之间的关系

用冲击速度为5米/秒的示波缺口冲击试验测定了St52-3和35NiCrMoV12-5钢在不同的缺口锐度和试验温度下的断裂变形功和动态断裂韧性。指出了在计算真正的断裂变形功Ed(不是缺口冲击试验中消耗的功a_k)时必须考虑到的影响。对试验结果进行了比较和讨论。对A.S.Tetelman用于确定有限缺口试样断裂韧性的模型的适用性作了评价。     

桥梁高性能钢HPS485W断裂韧性试验研究

为了研究桥梁高性能钢的断裂韧性,对中国舞阳钢厂生产的高性能钢HPS 485W进行了一系列的断裂韧性试验研究。通过夏比V形缺口冲击试验得到HPS 485W在不同温度下的冲击韧性,并应用Boltzmann函数求解韧脆转变温度曲线,试验结果表明：与传统桥梁用钢相比,HPS 485W冲击韧性更高且韧-脆转变温度更低。由HPS 485W延性断裂韧度(J_IC)试验,测得板厚18mm和28mm的HPS 485W试样的J积分值,试验结果表明HPS 485W具有优良的断裂韧性。对8mm和14mm的HPS 485W进行裂纹尖端张开位移(CTOD)试验,试验结果表明HPS 485W有良好的塑性和韧性。基于HPS 485W拉伸试验获得的应力-应变曲线结果,运用失效评定曲线方法对CTOD试验值进行评定,HPS 485W的母材断裂韧性(CTOD)落在评定曲线的合格范围内。该文的研究为高性能钢桥的安全评定和防断裂设计提供了试验依据。     

低温海水中的近海结构用高强度钢的腐蚀疲劳行为

本文主要叙述高强度钢用于4℃海水中近海结构的长期腐蚀疲劳行为及阴极保护对腐蚀疲劳裂纹始裂和扩展行为的影响。 适当的阴极保护对延缓HT80钢T型焊接接头的裂纹始裂有很好的效果。同时对延缓HT60和HT80钢基体金属的中等裂纹扩展速率也是有效的。相反,适当的阴极保护加速了HAZ的裂纹扩展速率。 经充分阴极保护的试样,其断裂表面的外观与其在空气中断裂的几乎一样。     

BT20钛合金激光焊接接头的断裂韧性研究

对BT20钛合金及其激光焊接接头的断裂韧性进行了研究.同时分析了合金及激光焊接接头的硬度分布及显微组织.断裂实验表明,除了一个焊接接头紧凑拉伸(CT)试样是脆性启裂外,其它CT试样均在裂纹延性启裂并缓慢扩展后,发生脆性失稳断裂.母材的断裂韧性明显高于焊接接头,轧制方向对母材断裂韧性的影响不明显.焊接热影响区的断裂韧性介于母材和焊缝金属之间.本研究采用的焊后热处理没有改善焊接接头的断裂韧性,还有进一步恶化的趋势.添加活性剂对焊缝金属的断裂韧性没有明显作用,但对延性裂纹扩展长度有所改善.     

转变温度区的J_(IC)测量研究

用ASTM A508C1.3和A470C1.6钢的约300个0.5T、1T、2T和4T的紧凑拉伸试样,在转变区进行了断裂韧性试验。由小试样的J_c换算的K_J表现出从低的K_(1c)值到比较高韧性值的很宽的分散区。用扫描电子显微镜详细研究了断裂行为和小试样的韧性分散的原因。转变区快速脆性断裂行为可以分为两个区:①在钝化线上产生的区域(区域Ⅰ)和②在R-曲线上产生断裂的区域(区域Ⅱ)。K_J值的分散是由于试样中裂纹扩展的差异而引起的。提出了由K_J值得到等价于用ASTM方法求得的K_(1c)的断裂韧性的方法。在区域Ⅱ采用修正的R-曲线,在区域Ⅰ推荐用满足NB≥3000Jc/σ_y要求的试样数目求得K_J的下限值,这一方法也适用于区域Ⅱ。     

热处理对特种设备用高强钢激光–电弧复合焊接头氢脆断裂行为的影响研究

目的 提高800 MPa级特种设备用低碳贝氏体高强钢激光–电弧复合焊接头的抗氢脆性能。方法 采用预充氢后慢应变速率拉伸试样的方法,定量评估焊态、焊后直接高温回火和焊后调质3种状态下800MPa级低碳贝氏体高强钢激光–电弧复合焊接头的氢脆敏感性,结合扫描电镜下的初始微观组织和断裂特征,讨论抗氢脆性能的改善机理。结果 焊后调质处理有效消除了焊接热循环形成的马氏体组织,使接头各区域的微观组织趋于一致,接头的抗氢脆性能较焊态和直接焊后高温回火态的显著提高,断裂特征也从沿晶和穿晶的混合断裂转变为穿晶解理断裂。结论 焊后调质处理可以有效提高800MPa级低碳贝氏体高强钢激光–电弧复合焊接头的抗氢脆性能。     

结构钢及其焊接接头整体屈服后失稳断裂的起始与断裂塑性

焊接接头应具有一定的变形量和承载能力。在整体屈服阶段,结构部件会产生明显的变形。为了从工程评定的观点来评价所选材料的焊接接头性能,重要的问题是考虑存在缺陷的焊接接头在失稳整体屈服断裂中的判据和变形量。在本文中,着重研究了超过整体屈服而开始失稳断裂时的COD判据,并在考虑到COD-gloval实际应变ε_∞(在足够长标距内的总应变)的前提下,研究了带缺口板材缺口顶端附近的变形特征。研究结果搞清,在塑性拘束系数不大于1的范围内,可以采用COD概念作为整体屈服后断裂起始工程断裂判据。依据弹塑性断裂力学理论,均匀材料的COD与总应变是成比例的,而且比例常数N是试样几何形状和应变硬化指数n的函数。对宽板而言,低强度C-Mn系钢和高强度钢(如HT80钢)的N值,约分别等于1和2。对焊接接头而言,变形特征会受到机械性能不均匀性的影响,而且COD与总应变的关系曲线是非线性的,并主要取决于应变硬化指数比。     

强度为1,200至1,400牛顿/毫米~2钢的断裂韧性和应力腐蚀抗力研究

为了研究各种冶金因素对强度为1100～1500牛顿/毫米~2的合金结构钢的断裂韧性和应力腐蚀抗力的影响,对这类钢种有代表性的六种牌号:45CD4,45SCD6,30CND8,30CD2-B,61S7和10 CAN16钢的性能作了分析对比。给出了依据断裂力学方法所得出的数据,并指出这些数据和通过常规试验方法所获得的性能特点之间的关系。对于断裂韧性的测定,同时使用了K_(IC)和J_(IC)概念。通常,随着强度提高,这些参数将降低。而在一定的强度下,通常在钢的含碳量最低时,其断裂韧性最佳。故该钢经淬火和回火获得的微观组织要比等温淬火获得的微观组织的断裂韧性水平高。当我们了解到钢的断裂形式是脆性或是韧性断裂时,则可以根据断裂韧性和冲击韧性或抗拉性能之间不同的关系,大体上估计出其断裂韧性水平。采用光滑试样(测定断裂时间)和缺口试样(测定KISSC和裂纹扩展速率)两种方法,在0.6M的NaCl溶液中进行了应力腐蚀抗力试验。两种试验方法得到的结果很吻合。约在弹性极限超过1,000牛顿/毫米~2时,应力腐蚀敏感性明显增大。但是,这种作用依钢的成分和微观组织的不同而有所差异。这些钢的强度大体属于1,200～1,400牛顿/毫米~2这一级别。在应力腐蚀试验中,回火马氏体和回火贝氏体之间的差异,不如断裂韧性试验中的差异那么明显,有时甚至没有什么差异。     

球罐应力腐蚀开裂研究与安全性分析

对球罐应力腐蚀开裂的原因和主要影响因素进行了分析.针对16MnR和SPV50Q球罐用钢,在分析湿硫化氢环境下应力腐蚀开裂形式的基础上,通过改进的WOL预裂纹试样的应力腐蚀开裂试验,对不同球罐用钢、不同硫化氢浓度、不同焊接状态条件下的应力腐蚀开裂进行了研究,并对设备的安全性能进行了分析,进而提出了防止应力腐蚀开裂的对策.