长期高温服役乙烯裂解炉管焊接接头损伤分析

为了研究长期高温服役后乙烯裂解炉管焊接接头的损伤情况,对服役6a(年)后的Cr35Ni45Nb合金焊接接头的显微组织、高温持久性能、硬度等进行了分析。结果表明:经过长期高温服役后,Cr35Ni45Nb合金焊接接头母材及焊缝区域的原始共晶碳化物发生粗化,形成了连续的网状结构,二次碳化物聚集长大成块状;碳化物M7C3和NbC分别转变为M23C6和G相;焊接接头的高温持久性能下降,硬度升高;熔合线附近区域是整个焊接接头的最薄弱区域;该乙烯裂解炉管服役6a后焊缝热影响区的损伤较为严重,炉管不宜继续使用。     

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。     

不锈钢与渗碳钢惯性摩擦焊接头的组织与性能

目的 研究0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢与20CrMnMo渗碳钢的惯性摩擦焊焊接接头的组织与力学性能。方法 通过金相、能谱分析、显微硬度、拉伸试验对焊接接头进行组织与力学性能分析。结果 焊接试样上0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢一侧飞边尺寸比20CrMnMo渗碳钢一侧飞边小;焊接接头熔合区仅为50 μm,熔合线附近元素扩散层很窄,其中0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢仍为奥氏体组织,20CrMnMo钢组织由铁素体与珠光体转变为马氏体与索氏体,20CrMnMo一侧热力影响区组织为细小的片状珠光体与铁素体;焊缝区的显微硬度为358HV,高于2种母材;焊接接头抗拉强度大于590 MPa,断后伸长率大于32%,断裂位置均在0Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢母材一侧。结论 采用惯性摩擦焊工艺可实现不锈钢与渗碳钢的高强连接。     

热丝TIG堆焊Inconel 625层组织成形研究

采用热丝钨极惰性气体保护焊,用ENiCrMo-3型焊丝在Q235B钢管内表面进行堆焊试验。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪对堆焊层微观组织进行观察和元素成分分析,利用显微硬度计测定试样硬度分布。结果表明,堆焊层组织主要为γ-Ni单相奥氏体,在晶界处有碳化物析出;堆焊层组织自熔合线至顶部的基本形态依次为平面晶、胞晶、树枝晶、等轴晶及顶部横向柱状晶;熔合线附近有少量魏氏体组织形成;试样硬度自基材至堆焊层方向呈递增趋势;上层组织在晶界位置贫Cr较下层严重,从金相看其晶粒受到的侵蚀作用更明显。     

球墨铸铁表面CMT堆焊H08Mn2Si焊丝的研究

球墨铸铁的典型特征是碳以球形石墨的形式存在于铁素体基体上,通常采用异质材料对铸铁进行堆焊处理以获得较好的表面使用性能。但当焊接两种非均质材料时,会遇到物理化学等性质差异性大的问题,使得焊接过程复杂及工艺难度增大。尽可能地减少焊接过程的热输入,是目前解决这类问题最有效的方法。因此,本研究采用CMT焊接方法,利用碳钢焊丝H08Mn2Si于球墨铸铁QT400上进行堆焊研究,采用扫描电子显微镜对获得的堆焊组织界面的显微组织结构进行了分析,研究了不同元素在熔合线附近的迁移规律,并对焊接接头截面进行了显微硬度分析。结果表明:CMT能很好地实现碳钢焊丝H08Mn2Si在球墨铸铁上的堆焊,在较小的焊接热输入下能获得较好的堆焊成形,且没有裂纹;并且堆焊层的热影响区比较小,主要化学元素与显微硬度在界面处过渡较为平缓。通过本研究将拓展CMT焊接应用范围,丰富球墨铸铁的应用领域。     

疲劳裂纹在奥氏体／铁素体异种钢接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体 /铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系 ,测得疲劳裂纹在 Cr2 5 Ni13/ 13Cr Mo44异种钢焊接接头中的扩展速率 da/ d N,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。实验结果表明 ,疲劳裂纹在异种钢焊接接头熔合区中扩展的路径 ,是接头中韧性最低的热影响区过热区 ,裂纹在铁素体材料侧 ,跟随熔合线并平行于熔合线 5～ 2 5 μm扩展 ,而马氏体层对疲劳裂纹有较大的抗力 ,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。疲劳裂纹在 Cr2 5 Ni13/ 13Cr Mo44异种钢接头的扩展速率为 :da/ d N=7.0 7× 10 - 1 3(△ K ) 3.86 3     

过渡合金层对激光多层堆焊组织性能影响

采用45钢作为基体材料,在不预热情况下通过增加过渡合金粉堆焊层,再选用专用焊丝进行堆焊试验。由于过渡合金粉中的Ni、Cr提高的奥氏体的稳定性,产生FeNi缓解了高硬度焊丝中碳化物内产生的残余应力,多次堆焊加热使其热应力在该区域得到缓解,减少了裂纹倾向,同时焊丝中的C、V等形成碳化物,因此提高了堆焊层的硬度。     

固溶时效态GH925/Inconel625异种合金焊接力学性能研究

采用氩气保护焊(MIG)和625专用焊丝,研究GH925合金圆柱搭接焊接电流、道次间隔时间(T=1～2 s)对焊结区组织成分、析出相对焊接接头力学性能的影响。研究表明,固溶时效态GH925合金采用625专用焊丝可以得到熔合良好的焊接接头,接头抗拉强度最高达到830 MPa,达到焊丝抗拉强度的1.15倍。焊缝区组织由奥氏体γ相和弥散析出δ相组成,焊接电流50 A时焊缝区以平面晶析出为主,出现晶界多边化现象;焊接电流65 A时焊缝为胞晶组织,焊接电流65和80 A时靠近熔合线母材一侧2～3 mm处出现δ相带状剧烈析出区,与δ析出温度范围有关。能谱分析表明析出相为(NiFeCr)固溶型复杂化合物。增加道次间隔时间T有利于获得力学性能更好的焊缝组织。     

核电站安全端焊后熔合线开裂原因

某核电站安全端在异种钢焊接后,其18MnD5低合金母材和E309L不锈钢堆焊层沿熔合线发生开裂。通过宏观分析、化学成分分析、力学性能试验、金相检验及微观分析等方法对该安全端焊后熔合线的开裂原因进行了分析。结果表明:由于焊接热输入过小,熔池温度不够,冷却速度过快,从而产生了马氏体淬硬组织,使得熔合线处产生应力集中,造成安全端18MnD5低合金母材和E309L不锈钢堆焊层之间发生开裂。同时主裂纹引起了不锈钢焊缝沿晶二次开裂,冷却速度过快加快了二次裂纹的萌生和扩展,从而加速了安全端熔合线的开裂。     

镍基合金粉末光束堆焊层的微观组织及强化机理

采用X射线衍射，SEM，EDAX及显微硬度和洛氏硬度等分析手段研究了含碳量为1．0％的NiCrBSi系自熔合金粉末光束堆焊层的微观组织及强化机理，结果表明，采用光束镍基合金粉末堆焊可在铁碳合金表面获得与基体冶金结合良好，无裂纹，轻度稀释的强化层，堆焊热输入对堆焊层稀释率及合金元素烧损的影响程度决定了堆焊层微观组织及物相组成，小热输入堆焊时，堆焊金属经度稀释（η=3.5%），其显微组织由少量初生的γ－Ni和大量的γ－Ni Bi3B Ni3Si三相共晶组成的亚共晶基底，以及在基底上分布着大量的Cr23C6,(Cr,Fe)7C3高硬度相组成，采用大热输入堆焊，堆焊金属稀释率达12％，堆焊层由大量的γ－（Fe,Ni0枝晶和少量γ－(Fe,Ni) M7C3共晶组成，在堆焊层中未发现一次碳化物的析出，在光束粉末堆焊层中大量高硬度M23C6,M7C3共晶组成，在堆焊层中未发现一次碳化物的析出，在光束粉末堆焊层中大量高硬度M23C6，M7C3型碳化物和Ni3B,Ni3Si共晶相的析出以及合金元素在γ相中的过饱和固溶是其是以强化的主要原因，与TIG堆焊相比，采用相近热输入所获得的光束粉末堆焊层的耐磨性能提高了3倍以上。     

铬镍奥氏体不锈钢材料的堆焊工艺研究

对15CrMoR板采用了不同焊接工艺进行堆焊试验分析研究,结果显示,若不加过渡层E309L,只用E347L焊条在15CrMoR板上堆焊是不合理的。     

Microstructure and Corrosion Resistance of Dissimilar Weld-Joints between Duplex Stainless Steel 2205 and Austenitic Stainless Steel 316L

The microstructure and corrosion resistance of dissimilar weld-joints between stainless steel SAF 2205 and stainless steel AISI 316 L were investigated. Welding was accomplished by different types of welding wires AWS ER 347, AWS ER 316 L and AWS ER 309 L. To verify soundness of welded samples, nondestructive tests were performed. Metallographic samples were prepared from cross-section areas of weldjoints to investigate microstructure of different regions of weld-joints by optical microscopy and scanning electron microscopy. Corrosion resistance of weld-joints was evaluated in NaCl solution by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance techniques. In the weld metal AWS ER 347, the brittle sigma phase was created, resulting in the decrease of weld-joint corrosion resistance. According to the results of metallurgical investigations and corrosion tests, welding wire AWS ER 309 L was suitable for welding duplex stainless steel(SAF 2205) to austenitic stainless steel(AISI 316L) by gas tungsten arc welding(GTAW)process.     

设防爆层钢箱梁缩尺结构抗近场爆炸作用试验研究

为研究设防爆层钢箱梁抗近场爆炸作用效果,以53 g炸药当量、70 mm爆距为典型爆炸条件,开展了混凝土-单层/双层钢丝网板、5层/10层凯夫拉板及其组合为防爆层的钢箱梁缩尺结构近场爆炸试验研究。以塑性变形能为抗爆效果考查指标,8种试验工况结果表明:近场爆炸作用下无防护钢箱梁顶板会发生沿U型加劲肋的撕裂破坏及球冠状凹坑,且横隔板间距250 mm比间距150 mm的钢箱梁顶板破坏严重,变形能约高出60%;混凝土-双层钢丝网板较单层钢丝网板能降低钢箱梁顶板的变形能约2.2%;混凝土-双层钢丝网板与5层凯夫拉组合作为防爆层,顶板塑性变形能降低至无防护结构钢箱梁顶板的34.5%,混凝土-双层钢丝网板与10层凯夫拉组合作为防爆层,该数值约为32.7%。     

316L/S32101异种金属焊接接头的显微组织与力学性能研究

目的 研究乏燃料水池用钢板316L与覆板S32101双相不锈钢的焊接性、接头不同区域显微组织特征及接头与母材之间的性能差异.方法 利用氩弧焊接技术对5 mm厚的316L底板与3 mm厚的S32101覆板以搭接的形式进行焊接,利用金相显微镜、扫描电镜、维氏显微硬度仪和电子万能材料试验机对焊接接头的宏观形貌、显微组织以及力学性能进行研究.结果 316L/S32101焊缝组织主要由铁素体基体、晶界树枝状奥氏体以及晶内细小片状奥氏体所组成;316L侧靠近焊缝处存在一个较窄的熔合区,其组织由奥氏体基体和少许细小分散的铁素体组成,而S32101侧靠近焊缝处组织则由粗大铁素体晶粒和沿晶粒边界分布的若干小块状奥氏体组成.从316L母材区到焊缝区,硬度显著增大,而从焊缝区到S32101母材区,硬度变化很小;焊接接头的抗拉强度高达510 MPa,为两侧316L和S32101母材强度的87.9％和88.6％.结论 在焊接电流为240 A和焊接速度为300 mm/min的条件下,可以通过氩弧焊获得成形良好的搭接接头,且接头的力学性能优异.     

Microstructural characterization of an SA508–309L/308L–316L domestic dissimilar metal welded safe-end joint

The microstructure of an SA508–309L/308L–316L domestic dissimilar metal welded safe-end joint was characterized in this work by optical microscopy, scanning electron microscopy (with electron back scattering diffraction) and micro-hardness testing. Epitaxial growth and competitive growth are evident in the 308L–316L fusion boundary regions. A martensite layer, carbon-depleted zones, and type-II and type-I boundaries are found in the SA508–309L fusion boundary regions, while only martensite and austenite mixed zones are observed in the SA508–308L fusion boundary regions. The microstructure near the fusion boundary and the microstructure transition in the SA508 heat affected zone are quite complex. Both for SA508–309L/308L and 308L–316L, the highest residual strain is located on the outside of the weldment. The residual strain and the grain boundary character distribution change with increasing distance from the fusion boundary in the heat affected zone of 316L. Micro-hardness measurements also reveal non-uniform mechanical properties across the weldment.     

Carbide precipitates and mechanical properties of medium Mn steel joint with metal inert gas welding

Medium Mn steel was metal inert gas(MIG)welded with NiCrMo-3 and 307Si filler wires.The effect of filler wires on the microstructure and mechanical properties of joint was investigated,and the carbide precipitates were contrastively discussed.The results revealed that the microstructure of weld metal,heat-affected zone and base metal are austenite.Obvious grain coarsening occurred in the heat-affected zone(HAZ),and the maximum grain size grew up to 160 pm.In HAZ,C and Cr segregated at grain boundaries,the carbides was identified as Cr7C3.The dispersive(Nb,Mo)C phase was also found in weld metal with NiCrMo-3 filler wire.All the welded joints failed in HAZ during tensile tests.The tensile strength of welded joint with NiCrMo-3 filler wire was 675 MPa,which is much higher than that with 307Si filler wire.In comparison to base metal,higher microhardness and lower impact toughness were obtained in HAZ for these two welded joints,which was attributed to the precipitation of Cr7C3 phase and grain coarsening.The impact toughness around the fusion line is the worst for these two welded joints.     

10CrSiNiCu钢埋弧焊材料的试验研究

研究了一种可与１０ＣｒＳｉＮｉＣｕ 钢配套使用的埋弧焊焊丝,对焊接后的对接接头进行了力学性能、耐蚀性能等性能测试。结果表明,其焊缝金属力学性能及特种性能均能与母材良好匹配。     

热轧D级船用钢板焊接接头的力学性能与显微组织

采用CO2气体保护焊法对16mm厚的热轧态D级船用钢板进行焊接,通过拉伸、冲击和金相检验等试验方法对焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明：采用YCJ501-1焊材对D级船用钢板进行焊接时,接头具有较高的抗拉强度和较好的低温冲击韧性;焊缝组织主要为针状铁素体、先共析铁素体和少量粒状贝氏体;热影响区组织主要为铁素体、珠光体和少量针状铁素体,针状铁素体的存在是接头具有良好力学性能的主要原因。     

固溶处理对304/Q245R焊接接头组织及性能的影响

为研究固溶处理对304奥氏体不锈钢和Q245R碳钢异种金属焊接接头显微组织及性能的影响,采用E309-16奥氏体不锈钢焊丝对6 mm厚的304/Q245R板材进行手工电弧焊,焊后使用箱式电阻炉对焊接接头进行固溶处理,对焊接接头进行显微组织观察和力学性能测试.结果表明:相对于固溶处理前,固溶处理后的接头焊缝组织为灰色奥氏体和黑色铁素体,枝晶偏析程度明显降低,Cr、Ni等合金元素分布较为均匀;焊缝和碳钢侧热影响区硬度值均有所提高,最高硬度值为304.59 HV,出现在焊缝位置;接头抗拉强度较高,达570 MPa,拉伸断裂发生在母材Q245R碳钢部位.另外,对焊缝进行XRD测定,未检测到不利于接头性能的相,这表明固溶处理后的异种金属接头性能良好,能够满足工程中的实际需求.