X70 MS管线钢焊接接头硫化物应力腐蚀敏感性及氢捕获效率

目的分析探讨氢在X70级抗酸管线钢(X70MS)母材及焊接接头中的氢捕获效率及其对硫化氢应力腐蚀开裂(SSCC)敏感性的影响机理。方法依据NACETM0177标准,采用应力环拉伸试验分别获得X70 MS管线钢母材及焊接接头SSCC的临界应力门槛值(σscc)。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)观察拉伸断口形貌、氢显试验后表面形貌以及电化学充氢后裂纹区域EBSD观察。利用改进的D-S双电解池氢渗透技术,联用Letry应力腐蚀试验机,测量母材及焊接接头的氢渗透动力学参数。结果 X70 MS管线钢母材和焊接接头发生SSCC的临界应力门槛值σscc分别为362.1 MPa和338.4 MPa,拉伸断口均呈脆性断裂特征。与母材相比,焊接接头的氢渗透通量J∞和表观氢浓度Capp较大,氢有效扩散系数Deff较小,被捕获的晶格氢、可逆氢和不可逆氢浓度均较高。结论 X70MS管线钢焊接接头具有比母材较高的SSCC敏感性,一方面是由于焊接接头中的板条贝氏体组织晶界及其亚晶界均是氢扩散通道及捕获陷阱,具有较高的氢捕获效率;另一方面,焊缝区中有相对较多的易于裂纹穿晶扩展的{101}//ND取向晶粒,在应力和可逆氢的共同作用下,裂纹易穿过这些取向晶粒快速扩展。     

E36海洋平台用钢焊接接头疲劳裂纹扩展行为研究

针对海洋平台用钢E36-Z35钢的焊接特点,开发了一种药芯焊丝焊接工艺,并对焊接接头的母材、焊缝、热影响区和熔合线进行了疲劳裂纹扩展速率试验.结果表明:由于焊材及工艺选择合理,焊缝、热影响区及熔合线处的疲劳裂纹扩展速率低于母材.     

X100钢级螺旋缝埋弧焊管抗H_2S腐蚀性能研究

对X100钢级螺旋缝埋弧焊管进行了氢致开裂(HIC)和硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)试验研究,结果表明:X100钢级螺旋缝埋弧焊管焊接接头比管体的抗H2S腐蚀性能差。分析认为:带状组织和硬度高是导致管体和焊接接头氢致裂纹超标的主要原因,氢致裂纹主要是穿晶型和沿晶型开裂;而焊缝中存在夹杂物,以及焊缝中晶内针状铁素体组织和热影响区中粒状贝氏体组织引起的硬度波动和偏高,是导致焊缝处发生应力腐蚀断裂的主要原因。电化学试验和残余应力测试,也进一步证实了X100钢级螺旋缝埋弧焊管焊接接头比管体更易于腐蚀。     

HQ130钢焊接区扩散氢分布的数值分析

用有限元法对HQ130高强钢焊接区扩散氢分布进行了模拟计算,分析了扩散氢对焊接裂纹的影响。编制了焊接区氢扩散的有限元程序,该程序中考虑了焊接线能量、温度、氢的表面逸出系数等对氢扩散分布的影响。数值分析表明,氢在焊缝根部熔合区附近聚集是该区域产生裂纹的重要原因。提高焊接线能量和增大氢的表面逸出系数可降低氢在焊缝表面熔合区的聚集,但对焊缝根部氢的聚集影响不大。HQ130高强钢焊接控制焊接线能量在20kJ/cm以下可减小氢的局部聚集,有利于防止根部焊接裂纹的产生,     

低碳钢焊接接头氢渗透与氢损伤行为分析

对退火态低碳钢焊接接头进行了电解充氢,得到了接头不同位置产生氢损伤的微观组织,用电化学方法测量了焊后接头不同位置的氢渗透曲线,计算了接头不同位置的扩散系数、稳态平均氢浓度和扩散氢含量,解释了低碳钢焊接接头的不同位置充氢产生氢气泡、氢鼓泡及氢致裂纹数目差异的机理.结果表明,母材处表征扩散系数远小于焊缝处,平均氢浓度远大于焊缝处,导致母材处的氢渗透与损伤行为较明显,表面溢出氢气泡和近表面产生的氢鼓泡数目远多于焊缝处,然而焊缝处由于塑韧性较母材差,焊接残余应力较大,产生较多氢致裂纹,多位于氢浓度较大的近表面,内部由于拘束较大而产生少数细长裂纹.     

Microstructure and Properties of Electron Beam Welded Tantalum-to-Stainless Steel Joints

研究了钽与不锈钢电子束焊接接头组织、缺陷特征及力学性能。电子束热源作用位置影响到接头成形,偏不锈钢0.2mm进行焊接接头成形较好。焊缝为细小枝晶组织,Fe元素含量较高,形成的ε相(Fe2Ta)和μ相(FeTa或Fe7Ta6)为弥散分布。在钽侧熔合线处ε相和μ相为层状分布,在焊接应力作用下易形成微裂纹缺陷。接头焊缝区普遍硬度较高,而钽侧熔合线处变形协调能力较差,存在裂纹源,导致接头拉伸时在该处断裂。接头抗拉强度不高,仅为255MPa。     

K418与42CrMo异种金属激光焊的关键问题

研究了额定功率为3 kW的Nd:YAG激光焊焊接K418与42CrMo异种金属,通过光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了接头组织和成分.结果表明:由于K418与42CrMo热物理性参数的差异,焊缝靠近42CrMo侧易出现未熔合;在扫描电镜下焊缝区观察到裂纹,裂纹处的能谱分析表明:Mo,Al,Nb,Ti元素聚集.由于深熔焊焊接过程匙孔的不稳定和保护气流量大小等因素的影响,焊缝中易形成气孔.为了获得优良的焊接接头力学性能,需要优化焊接工艺参数,抑制焊缝区的未熔合、裂纹和气孔的形成.     

异种钢焊缝中熔合区裂纹与低氢工艺的关系

采用斜Y形缺口裂纹等试验方法,探讨了异种钢焊缝中熔合区裂纹与低氢工艺的关系。结果表明,在奥氏体与非奥氏体异种钢焊缝中,发现了一种沿熔合线分布的氢致冷裂纹。当冷裂纹的三要素集中于异种钢焊缝熔合区时,该区域则成为接头的薄弱环节,极易形成裂纹。在影响因素中,熔合区组织特性是裂纹产生的必要条件,应力水平和氢的分布特征则是充分条件。低氢工艺的选用原则即"合于使用"原则。焊接工艺与裂纹之关系,实质上反映的是焊缝中氢和应力与裂纹间的关系。     

异种钢熔合区及其氢分布的研究

本文探讨了γ+α异种钢焊接接头的区域划分,熔合区的形成及化学不均匀性,并用氚示踪的自射线照相方法直接观察了异种钢接头的氢分布。结果表明,W.F.Savage 关于焊接接头区域划分的新方案也基本适合于异种钢接头;熔合区的形成经历了局部熔化、完全熔化、元素扩散和凝固结晶四个阶段;用该模型计算镍、铬等置换元素在熔合区的理论分布与实测结果比较一致.碳、氢等间隙元素的扩散分布受到活度和陷阱的强烈影响,碳富集在焊缝熔合区,氢(氚)强烈偏聚在实际熔合线,母材熔合区则同时发生贫碳和贫氢现象。氚显示的实际熔合线是宽约2～3μm 的厚边界层。     

CuCoCrFeNi高熵合金薄板脉冲激光焊接接头裂纹分析

采用Nd:YAG脉冲激光焊机对CuCoCrFeNi高熵合金薄板进行焊接,使用激光共聚焦显微镜、扫描电镜等分析了接头的微观组织、化学成分和裂纹形成原因,并对接头的显微硬度进行了测试。结果表明,在脉冲激光焊接作用下,焊缝中心出现贯穿性裂纹和分叉裂纹,熔合线处出现液化裂纹。通过改变焊接工艺参数,采取双面焊及预热等措施都无法避免裂纹的产生。焊缝组织由胞状晶和等轴晶组成,晶粒与母材相比明显细化。在断裂位置处Cu元素含量约为其他元素含量的3倍,表明断裂与晶界处含Cu固溶体的富集程度有关。熔合线附近的硬度和母材硬度相当,均低于焊缝中心区硬度。     

960高强度钢激光焊接接头的组织和腐蚀性能

针对960高强度钢激光焊接接头腐蚀性能开展分析,利用扫描电镜和光学电镜分析接头微观组织;利用动电位极化技术研究接头不同区域在模拟海水中的腐蚀行为;并通过恒载荷加载装置研究接头在模拟海水中的应力腐蚀行为.结果表明,960高强度钢腐蚀规律为均匀腐蚀到点蚀再到均匀腐蚀.电化学测试结果3个区域的腐蚀速率从大到小为焊缝,热影响区,母材,且随着腐蚀的继续进行腐蚀速率减慢.热影响区粗晶区成为接头的薄弱环节,拉伸试样均断裂在热影响区.应力腐蚀使拉伸试样抗拉强度降低12%,断裂形式由韧性断裂变为准解理断裂.     

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.     

Intergranular corrosion of welded joints of austenitic stainless steels studied by using an electrochemical minicell

An intergranular corrosion study of welded joints of austenitic stainless steels (AISI 304 and 316L) has been addressed. A specific small-scale electrochemical cell (minicell) has been used. Four different weldment zones have been studied. The electrochemical methods applied were the electrochemical potentiokinetic reactivation test and electrochemical potentiokinetic reactivation double loop test. These techniques showed that the HAZ was the most critical zone to intergranular corrosion for both materials. The weld metal was susceptible to interdendritic corrosion and the fusion line showed a mixture of intergranular and interdendritic corrosion. The effect of pre- and post-welding heat treatments for AISI 316L was analyzed. The HAZ was again the most critical zone in every heat treatment condition. The results were correlated to the microstructural features of the materials.     

国产X80管线钢的H2S应力腐蚀开裂行为

采用三点弯曲加载法,研究了国产X80管线钢及其焊接接头的抗H2S环境应力腐蚀开裂（SSCC）行为.结果表明,热影响区（HAZ）对应力腐蚀开裂最为敏感,主要是HAZ组织不均匀、晶粒粗大、硬度大,易引起局部腐蚀,从而导致该区SSCC敏感性高。母材的纵向和横向取样对H2S应力腐蚀不敏感,薄壁管材较厚壁管材有更好的H2S环境应力腐蚀抗力.      

氢对X80钢焊接接头在近中性pH值溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化和电化学阻抗技术研究了电化学充氢后X80钢母材和焊缝在近中性pH值溶液中的电化学行为,并结合光学显微镜对试样充氢前后的形貌进行了观察,测量了母材和焊缝的放氢量。结果表明,电化学充氢并没有改变钢的组织结构;相同电化学充氢条件下,焊缝比母材吸收更多的氢。在近中性pH值溶液中,未充氢时母材比焊缝有更好的耐蚀性能。充氢促进母材和焊缝在近中性pH值溶液中的阳极溶解。随充氢时间增加,母材和焊缝的自腐蚀电位负移,腐蚀电流增大,腐蚀产物膜电阻和极化电阻减小,母材与焊缝电化学腐蚀行为均加剧。充氢后焊缝中位错缺陷浓度高,对氢起钉扎作用的,使焊缝的耐蚀性大于母材。     

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。     

X65钢焊接接头在模拟浅表海水和深海环境中的腐蚀行为对比

在实验室模拟条件下,采用失重法及电化学等方法并结合腐蚀形貌显微观察,研究了X65钢焊接接头在浅表海水和深海(1000 m)环境中的短期腐蚀行为及其机理。结果表明,X65钢焊接接头在浅表海水环境下的腐蚀速率大于深海环境下的腐蚀速率,浅表海水环境以点蚀为主,深海环境只在熔合线附近腐蚀相对较快,焊缝区腐蚀不明显;在模拟浅表海水和深海环境下,热影响区(HAZ)的腐蚀电位均低于焊缝和母材区,导致焊缝区域存在电偶效应,加速了HAZ的腐蚀,形成较厚的腐蚀产物膜。     

显微组织和夹杂物对12Cr2AlMoV钢抗硫化物应力腐蚀开裂的影响

作者研究了钢中显徽组织、流含量及夹杂物对低合金钢12Cr2AlMoV抗硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)性能的影响。 结果表明,12Cr2AlMoV钢的抗SSCC的能力随着微显组织的变化而变化。在相同温度下处理的正火回火索氏体加铁素体组织抗SSCC能力比淬火回火的索氏体组织好。特定的硬度规定并不能保证良好的抗SSCC性能,其性能主要取决于显微组织。显微组织和钢中的氢扩散系数D有着较密切的联系。钢中硫含量和夹杂物的增加,可使钢的抗硫性能下降。除硫化锰夹杂外,其它脆性夹杂物也可诱发氢致开裂从而引起SSCC。     

盐雾环境对超声冲击前后铝合金焊接接头力学性能的影响

对6005铝合金焊接接头进行超声冲击处理,对冲击前后焊接接头进行残余应力测试.结果表明,超声冲击后,6005铝合金焊缝及热影响区(HAZ)均变为残余压应力,应力分布较为均匀.对冲击前后试样进行盐雾腐蚀试验.超声冲击后的试样在腐蚀不同时间后,其腐蚀产物均少于未冲击试样,超声冲击后焊接接头硬度得到提高,焊缝及HAZ的硬化层深度分别为1.5 mm及2.1 mm,腐蚀14天后,硬化层能够保持在0.9 mm,可有效地保护基体.另外,腐蚀同样时间后,冲击后的焊接接头试样能够保持较好的综合力学性能.     

Effect of second-phase particle on localized corrosion in Al–Zn–Mg–Cu–Mn alloy friction stir welded joint

The microstructure and corrosion behavior of a high-strength Al–Zn–Mg–Cu–Mn alloy friction stir welded (FSWed) joint were investigated using scanning electron microscope, transmission electron microscope, open-circuit potential test, and potentiodynamic polarization. The weld nugget zone and heat-affected zone (HAZ) of the FSWed joint showed diverse microstructural characteristics including micron-scale intermetallic particles and nanoscale precipitates, leading to different localized corrosion sensitivities. The results of electrochemical tests confirmed the regional difference of corrosion in FSWed joints. Detailed research on the corrosion process revealed that micron-scale Al(Fe,Mn,Si) particles promoted the dissolution of the vicinal matrix to induce pitting corrosion. The directionally distributed intermetallic particles and grain boundary precipitates in HAZ conduced to the development of intergranular microcracks into exfoliation. The matrix precipitates affected the localized corrosion tendency due to regional variation of the redissolution degree.