高频直缝焊管中频热处理参数分析

 为减小热影响区域残余应力集中,提高焊缝质量,高频直缝焊管需进行中频热处理。但在中频感应加热后,焊缝上下表面存在一定的温差,受传热顺序的影响,厚壁管材的下表面不易达到热处理温度,严重时会影响成品钢管质量。根据焊管中频电磁加热特点,分析了两组线圈轴向间距、线圈翻转角度和主、副线圈间距对感应加热效果的影响规律。焊缝上下表面温差和加热后H点温度随着两组线圈轴向间距的增大呈现减小趋势。当线圈角度为正值时,H点温度和温差随着角度的增大而增大,角度为50°时出现最小值;当角度为负值时,温差和H点温度在一定范围内波动,此时H点温度较高,温差较小。当单组主、副线圈间距为30 mm时,温差最小。利用专业焊接软件SYSWELD进行组织场模拟,对比分析了热处理后焊缝上表面的组织分布,并发现经过中频热处理后,铁素体体积分数增加到了25%左右,珠光体体积分数减少到75%。最终通过Gleeble热模拟试验和金相试验,间接验证了温度模型的正确性。为进一步优化直缝焊管热处理加热工艺参数提供理论参考,对企业的生产改进具有一定的指导意义。     

高频直缝焊管焊接和热处理研究进展

 焊接钢管在石油化工、电力工业、农业灌溉和城市管网建设等领域得到了广泛的应用。随着高频焊管越来越多地应用于条件恶劣的工作场合，保证焊缝质量也成为业内关注的重点。为了揭示该学科的发展现状以及发展趋势，结合国内外研究现状，从温度场、残余应力、组织和力学性能3个方面介绍了高频直缝焊接及热处理以及其对焊缝质量的影响。当前高频直缝焊接技术研究的局限性在于难以建立适应性更强的多参数综合数学模型。高频直缝焊接技术未来的发展方向是高精度、智能化。     

提高电焊钢管生产技术水平的途径

一、钢管的焊接方法的发展近几年来,世界各国在钢管焊接工艺上有了重大的改革。普遍在原低频焊管的基础上发展为100～450仟周/秒的高频电阻接触焊和感应焊。这种焊接工艺的特点是:金属在加热时电能的高度集中,用1/10甚至~1/100秒就可以使金属加热到焊接温度(1300～1350℃)。由于高频电流的集肤效应和邻近效应,焊接电流将沿管坯边缘很薄的一层通过,因此,热影响区窄,加热时间短,从而生成的氧化物减少,这就为提高焊接质量创造了有利条件。实践证明,采用频率为450仟周/秒的高频电流焊管同低频焊管比较具有许多优点:     

Q960超高强钢多道焊接头残余应力的数值研究

以Q960超高强钢为研究对象,基于有限元软件,建立热—冶金—力学有限元模型,模拟焊接温度场和残余应力分布.计算结果与接头截面熔池形貌和盲孔法测量的表面应力结果吻合良好,验证了有限元模型的准确性.基于验证模型,讨论和分析了考虑固态相变对Q960超高强钢多道重熔过程中表面及内部应力的分布特征.结果表明:考虑固态相变时,Q960超高强钢单道焊后,焊接接头以拉伸残余应力为主,峰值应力位于热影响区.同时,固态相变效应能够显著降低焊缝中残余应力的大小,以及显著影响横向残余应力的分布.此外,随着焊道数的增加,焊缝中心的横向残余应力呈"阶梯"趋势上升,且在热影响区位置出现局部压应力峰值.     

钛基非晶合金电子束焊接热力耦合模拟及非晶化

根据电子束焊接焊缝形貌特征及其深宽比大等特点,选用复合热源作为热源模型.通过线性插值等方式估计材料热力学参数随温度变化,模拟Ti基非晶合金电子束焊接温度场.模拟结果与实际焊缝取得良好的吻合,验证了热源模型的准确性.获得一定变量参数下电子束焊接钛基非晶合金温度场及热循环曲线.在温度场的基础上再进行焊接应力场的模拟,获得残余应力分布曲线.实验验证整个焊件没有晶化相析出,验证了该焊接工艺的可行性.      

40CrNiMoA钢同质焊条焊接接头组织和性能研究

分析了焊接电流70A、80A、90A对40CrNiMoA钢焊缝接头组织和力学性能的影响。随着焊接电流的增大,焊缝外观质量较好。随着焊接电流的增大,熔池区温度升高,奥氏体晶粒尺寸增大,导致马氏体组织粗大。焊缝的显微组织为马氏体及少量残余奥氏体。焊缝的硬度远高于母材的硬度,且波动较大。热影响区的硬度从母材向沿焊缝方向逐渐升高。焊接接头纵向应力在焊缝中心为压应力,向外压应力减小。焊接颜色区边界处纵向应力为拉应力,且该点拉应力最大。焊接接头横向应力在焊缝中心为拉应力,向外逐渐增大,焊接颜色区边界处变横向拉应力达到最大。焊接电流和热输入增大,降低了材料的韧性,组织中铁素体增多及焊接残余应力是诱发脆性断裂的原因。焊接电流80A是40CrNiMoA同质焊条平板对接焊接工艺的最佳的焊接电流。     

超声冲击处理对TA15钛合金板材焊缝残余应力的影响

由于焊接过程中的温度分布不均匀,在焊接接头处会引入较大的残余应力,对焊接构件稳定性产生不利影响,超声冲击处理(UIT)则是常用的消除残余应力的方法。采用电子束焊接方式对3 mm厚TA15钛合金板材进行焊接,随后对焊接板材焊趾部位进行超声冲击处理。在光学显微镜下观察焊接接头的显微组织,利用X射线应力仪测量焊接接头的残余应力,研究超声冲击处理对焊接接头残余应力的影响。结果表明,对于TA15钛合金板材,电子束焊接接头呈"倒三角"形,焊缝处晶粒粗大;超声冲击处理能够降低焊缝表面的残余应力,并将残余拉应力转化为残余压应力。对焊趾部位超声冲击处理后,电子束焊接板材焊缝处的平均残余应力从200 MPa降低至-53 MPa。     

高熔点钛合金搅拌摩擦焊接的热力耦合计算机数值模拟

基于热传导模型和线弹性材料固体力学模型,考虑了钛合金材料热物理性质随温度变化的特性,建立了与工艺参数相关的高熔点金属搅拌摩擦焊接热力耦合模型。并根据所建立的搅拌摩擦焊接模型研究了焊接速度对搅拌摩擦焊接过程温度场、焊接中应力应变的影响,结果表明:以搅拌头进给方向为参考坐标系,搅拌摩擦焊接的温度场呈椭圆形分布,热源前端呈现出较大的温度梯度。等效应力沿横向的分布呈现双峰性和对称性,等效焊接应力表现为横向的米勒效应,适当降低进给速度可有效地降低FSW焊接应力。建立高熔点钛合金FSW热力耦合模型对于认清高熔点材料的搅拌摩擦焊接作用机理十分重要。     

电焊钢管复合加热焊接技术的开发

摘自《住友金属》,1990,42(5):37-44 生产电焊钢管时,一般采用高频电流进行感应加热和电阻加热。这种焊接方法的焊接部位可靠性高,且可进行高速焊接。但由于高频电流特有的集肤效应,焊接的电流集中在焊管坯两侧面的角部,使壁厚方向加热不均,而产生焊接缺陷,并影响操作。     

X70M管线钢焊接接头CTOD断裂韧性研究

采用CTOD(裂纹尖端张开位移)试验对X70M直缝埋弧焊管焊接接头的焊缝中心、熔合线和热影响区进行断裂韧性测试,并使用OM、SEM和EBSD对CTOD试样裂纹扩展区的微观组织进行观察.结果显示,X70M直缝埋弧焊管焊接接头的CTOD断裂韧性为:焊缝中心良好,熔合线波动大,热影响区最佳.焊缝中心的组织细小均匀,断裂韧性稳定;熔合线附近的组织形态和晶粒大小差异大,大角度晶界比例较低,链状M-A组元诱发应力集中,造成CTOD特征值离散性大,并且出现薄弱点;等效热影响区中的针状铁素体含量增多,有利于提高韧性.     

热处理对GH3128合金接头组织及力学性能的影响

 核能已经逐渐取代化石能源成为新一代能源,作为重要构件的高温气冷堆中间换热器得到了广泛关注。由于GH3128合金具有较好的焊接性、较高的高温抗氧化性能和组织稳定性,有望成为超高温气冷堆中间换热器的候选材料,但基于换热器结构复杂性以及密封性的要求,焊接是其生产和制造的关键成形手段。采用脉冲钨极氩弧焊(GTAW)对GH3128合金2 mm板材进行对接焊,研究了热处理对焊接焊接接头显微组织以及应力的影响。结果表明,在优化焊接工艺参数下,固溶态板材接头表现出最高的强塑性,室温及高温拉伸断裂位置均为母材。由于热轧态与固溶态板材接头热影响区在焊接过程中产生残余应力,导致该区硬化,在高温变形过程中残余应力诱发热影响区μ相析出,对接头持久、蠕变性能造成不利影响。焊后热处理消除了接头热影响区的残余应力,减少了持久、蠕变过程中μ相的析出,接头持久寿命得以改善。在1 200 ℃下,残余应力可为焊后热处理过程中静态再结晶提供激活能,接头热影响区发生再结晶,硬度下降,接头塑性变形能力不协调,导致室温拉伸与950 ℃拉伸断裂位置均为焊接接头。对固溶态板材试样进行不同的焊后热处理,EBSD扫描结果分析发现,接头经过1 100 ℃×10 min热处理后,残余应力明显消失,温度升高至1 140 ℃后,热影响区开始发生再结晶。     

电阻焊接钢管电磁加热过程隐性缺陷

 随着中国钢铁行业以及电磁冶金技术的飞速发展,焊管工业发展迅速,焊接钢管质量不断提升。但电磁冶金技术难以避免固有的集肤、邻近效应导致的产品缺陷,限制了焊接钢管在深海、极地、高压等恶劣环境的广泛应用。为提高钢管的安全服役性,提出了一种依靠精密加热技术分析隐性缺陷问题的新方法。将钢管焊接和热处理两道工序作为一个整体进行对比分析,定量阐述了一种区别于常规加热缺陷的钢管内部隐性缺陷。给出了缺陷面积率作为评价隐性缺陷的量化指标,并分析了管坯生产速度对各类隐性缺陷的影响规律。当管坯运动速度为55~65 mm/s时,面积缺陷率变化趋于平缓;速度过高时,面积缺陷率增加幅度变快;速度过低时,加热重复区导致不宜忽视的能量损耗。对提高焊管在恶劣环境服役的可靠性,促进钢铁制造绿色化发展具有一定的积极意义。     

预热对铍环激光束钎焊过程的影响研究

研究预热对铍环激光束钎焊过程温度场和应力场分布的影响。采用轴对称模型和热力解耦的有限元方法，并假定沉积到钎缝表面的激光束能量为Gauss分布，预热通过在焊接加热前添加一个能量密度低、有效加热半径大的单独工况实现。结果表明，预热使镀环钎缝外表面焊接最高温度增加，温度梯度减小，但焊深明显增加；采用预热工况焊接后，钎缝附近塑性变形区焊接残余应力明显减小，而热影响区残余应力增大。从整体分布来看，预热使铍环外表面焊接残余应力分布均匀化。对铍环外表面钎缝附近焊接残余应力进行X射线应力测试，并与有限元分析结果对比，二者应力变化趋势基本一致。     

对螺旋缝高频焊钢管机组技术改造的实践

对我公司原螺旋缝高频焊钢管的工艺流程和螺旋缝埋弧焊钢管的生产工艺流程进行了比较、分析和研究，提出了对螺旋缝高频焊钢管机组进行技改的总体方案，实施了技术改造，使该机组实现了螺旋缝高频和埋弧焊钢管双功能生产的要求。     

Microstructure and Residual Stress Formation in Induction‐Assisted Laser Welding of the Steel S690QL

Steels of high mechanical strength combined with high toughness, such as those in quenched and tempered condition are required to reduce weight in industrial machinery. Their mechanical performance is impaired by welding operations which often cause a reduction of toughness and increase the probability for cold cracking due to martensite formation in the weld seam. The limited weldability of high‐strength steels therefore demands appropriate joining procedures to increase their use in industrial construction and reduce reworking costs. Induction heating is capable of directly producing heat inside a work piece. This enables the integration of induction heat‐treatments into serial welding processes. In this work, the effect of induction‐assisted laser welding on the microstructure and residual stresses in S690QL butt joints was investigated. The results reveal that conventional laser welding causes strong martensite formation in the weld seam and the heat‐affected zone. This leads to prohibitive hardness values. Induction heat‐treatments result in an efficient reduction of hardness in the fusion zone. However, the efficiency decreases with increasing sheet thicknesses. The residual stress distributions after laser welding with and without induction heating are typical of fusion welding. Although an effective reduction of hardness is achieved by induction‐assisted laser welding, the residual stresses remain significantly high.     

循环氨水管道泄漏原因分析及防漏措施

环氨水中含有H2S等多种腐蚀性介质,对普通的循环氨水管道有一定的腐蚀作用,循环氨水管道在制作和安装过程产生的各种残余应力和介质腐蚀的联合作用诱发了管道的应力开裂,H2S等应力腐蚀和氢损伤是造成氨水管道的泄漏主要原因。焊接时的焊接缺陷或应力腐蚀而在管道内壁形成的微小裂纹,诱发氨水管道的缝隙腐蚀。因此管道的焊接质量和焊接后的消除应力处理显得尤为重要。     

Processing practice of Baosteel drill pipes

Drill pipe products are the most critical service requirement,the highest performance requirement and the highest quality reliability OCTG products.Through the continuous research on steelmaking,upset, heart treatment,straightening and friction welding,Baosteel improves the key technical parameters which affect the quality of drill pipe,such as material purity,Miu of internal upset transition area,toughness and straightness.Baosteel drill pipe products have met the demanding requirement of drilling operations.By BRP dephosphorization and LF desulfurization,the P,S content of Baosteel drill pipe is very low.The S content of S-135 drill pipe can be controlled in less than 10ppm.Baosteel designs a new closed-loop control system of upset end induction heating system.The system use temperature measurement inside the oven and closed-loop control.The temperature accuracy of the system can be guaranteed within the±15℃to get a stable upset quality.The upsetting process of the drill pipe is optimized by using patented technology and made the Miu from 100 mm to 140 mm.This make a substantial increase in fatigue life of the drill pipe.To improve the impact toughness of the drill pipe body,the drill pipe body material is changed from Cr-Ni-Mo system to Cr-Mo-V system and the heat treatment is changed from oil quenching to water quenching.To improve the impact toughness of the tool joint,the tool joint furnace is upgraded to improve heating capacity.To improve the impact toughness of the weld zone,a new fuzzy control system of weld zone heat treatment is developed.The temperature accuracy of the system can be guaranteed within the±5℃to get a stable heat treatment quality.A new drill pipe straightness automatic detection devices and self-learning method of straightening are developed to achieve automated straightening.A welding process with high speed,single-stage pressure and high forging force is applied to inertia friction welding.A welding process with low speed,three-stage pressure and low forging force is applied to continous friction welding.