应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

不同异种钢管道焊接接头残余应力的数值模拟 利用有限元软件ABAQUS,开发了一个顺次耦合的热应力有限元计算程序,对0Cr18Ni9／20和1Cr5Mo/20异种钢焊接接头残余应力进行了有限元模拟分析。结果表明,无论是采用A302奥氏体不锈钢焊条还是Incone182镍基焊条,0Cr18Ni9／20钢和1Cr5Mo/20钢焊接接头中最大的轴向残余应力和环向残余应力产生在20钢侧的热影响区,0Cr18Ni9侧有最小的焊接残余应力。     

20/0Cr18Ni9复合管焊接工艺和接头的抗腐蚀性能

研究了薄不锈钢内衬复合管的焊接工艺和焊接接头的抗腐蚀性能。采用背部充氩保护的钨极氩弧焊(TIG)和超低碳奥氏体不锈钢焊丝TGS—309L焊接20／0Crl8Ni9复合管的第1层焊缝，焊后利用金相显微镜、扫描电子显微镜和电化学分析方法对焊接接头的化学成分、金相组织、显微硬度以及抗腐蚀性能进行了研究。结果表明：焊缝成形良好焊缝成分和金相组织能保证复合管使用过程中的强度和抗腐蚀性能要求。     

两种奥氏体不锈钢TIG焊接头力学性能及组织对比研究

针对3种厚度规格,开展了两种奥氏体不锈钢TIG焊接头力学性能及组织对比研究。两种不锈钢焊缝均成形良好,无目视可见缺陷。拉伸试验表明,两种材料接头均断于母材,0Cr18Ni9不仅接头的抗拉强度、硬度高于1Cr18Ni9Ti,并且硬度分布更均匀。1Cr18Ni9Ti接头组织中包含粗大的铁素体和奥氏体,而0Cr18Ni9接头组织中则有均匀细小的蠕虫状铁素体,因此力学性能较1Cr18Ni9Ti更为优异。     

不同异种钢管道焊接接头残余应力的数值模拟

利用有限元软件ABAQUS,开发了一个顺次耦合的热应力有限元计算程序,对0Cr18Ni9/20和1Cr5Mo/20异种钢焊接接头残余应力进行了有限元模拟分析.结果表明,无论是采用奥氏体不锈钢焊条A302焊条还是镍基焊条Incone182焊条,0Cr18Ni9/20钢和1Cr5Mo/20钢焊接接头中最大的轴向残余应力和环向残余应力产生在20钢侧的热影响区,0Cr18Ni9侧有最小的焊接残余应力.采用Incone182来代替A302可以有效地降低残余应力值,提高抗应力腐蚀开裂的能力.     

热处理对0Cr18Ni11Ti热轧钢板及焊接接头性能的影响

研究了热处理工艺对0Cr18Ni11Ti热轧钢板高温拉伸性能、晶粒度、抗晶间腐蚀性能的影响。同时研究了热处理对焊接接头冲击性能和焊接试板表面残余应力分布的影响，0Cr18Ni11Ti不锈钢焊后进行980℃真空热处理，可消除焊接残余应力。     

半导体激光焊接85Cr17与0Cr18Ni9不锈钢的组织与性能

采用半导体激光作为焊接热源,对高碳马氏体不锈钢85Cr17和奥氏体不锈钢0Cr18Ni9进行对接焊试验,分析了焊接接头的显微组织并测试了显微硬度和拉伸强度.结果表明:采用半导体激光焊接工艺可实现85Cr17和0Cr18Ni9的对接焊,获得连续、平整的焊缝;焊缝中心区域主要为等轴晶,近中心区为柱状晶与树枝晶的混合组织.靠近基体侧的焊缝边缘区为柱状晶组织;焊缝区的平均硬度高于两种基材;拉伸试样均断在85Cr17侧热影响区,未焊透时,焊接接头抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的88%,焊透时,抗拉强度达到0Cr18Ni9母材的95%以上.     

Cu基微晶钎料高频钎焊0Cr18Ni9Nb/YG6分析

应用Cu-xSn（X=7,13．5,质量分数％）微晶钎料对0Cr18Ni9Nb不锈钢与YG6硬质合金进行了高频钎焊,分析了钎焊接头的相组成、组织形态和界面元素分布特征,探索了钎料成分和原子互扩散与接头组织之间的相关规律。结果表明,在感应钎焊过程中,Cu基微晶钎料表现出了良好的润湿性和铺展性,液态钎料与母材之间发生了一定程度的原子互扩散,实现了0Cr18Ni9Nb／YG6的焊接。钎接接头组织致密均匀,无夹渣和气孔缺陷产生。0Cr18Ni9Nb／Cu-xSn／YG6钎缝组织由α-Cu固溶体和少量金属间化合物组成,钎料中锡含量的增加使钎缝化合物数量有所增加。近界面母材组织无明显粗化现象。     

U71Mn与1Cr18Ni9Ti异种钢的角接接头焊接性试验研究

应用金相观察、力学性能测试、理论计算等手段，对1Cr18Ni9Ti不锈钢与U71Mn高碳钢，用不同焊接材料所形成的不同类型异种钢接头的组织特征、力学性能等进行了研究与分析。结果表明：采用小电流小规范焊接工艺和高Cr、高Ni的A307焊条施焊，U71Mn和1Cr18Ni9Ti异种钢焊接接头的组织和性能最优。     

细直径TA2/0Cr18Ni9Ti棒材储能焊接试验分析

采用电容储能焊机对直径2.5 mm的TA2纯钛和0Cr18Ni9Ti不锈钢异种棒材进行快速凝固对接研究,分析了接头显微组织和界面结合机制,测试了接头力学性能.结果表明,储能焊能够实现TA2与0Cr18Ni9Ti之间的快速凝固焊接,获得的焊接接头组织细小致密,极快的焊接速度有效抑制了接头中TiFe2,TiFe等脆性金属间化合物的生成.接头缺陷主要为裂纹,并具有脆性断裂特征,裂纹多发于0Cr18Ni9Ti侧,穿过熔合界面向熔核延伸.当焊接电压为195 V,电容为9 900μF,电极力为15 N时,接头抗拉强度达到480 MPa.     

Fe-Cr-2Al-Si阻尼合金与1Cr18Ni9Ti不锈钢的钨极氩弧焊接

采用钨极氩弧焊（GTAW）和奥氏体不锈钢焊丝LNT309LSi作为填充金属,研究了Fe-Cr-2Al-Si阻尼合金和1Cr18Ni9Ti不锈钢的焊接工艺和焊接质量。借助金相显微镜分析了焊缝组织特征,采用电子探析分析了焊缝成分。按照国家标准研究了焊接接头的硬度、拉伸性能和弯曲性能。结果表明,用奥低不锈钢焊丝焊接Fe-Cr-2Al-Si阻尼合金和1Cr18Ni9Ti不锈钢,可获得理想的奥氏体＋少量的铁素体＋马氏体的焊缝组织,焊缝的抗拉强度和抗弯性能均高于阻尼合金。所采用的焊接方法、焊接工艺和焊丝能满足这两种钢的焊接要求,焊接质量可靠。     

FSS/ASS厚壁异种钢“TIG冷焊 + UNGW”组合焊的接头组织与力学性能

为了有效解决铁素体不锈钢的焊接热影响区晶粒易粗化问题，以及奥氏体不锈钢焊接时在接头部分熔合区及其附近热影响区内因易形成蠕虫状δ铁素体而显著降低该区域耐腐蚀性的问题，提出了“TIG冷焊 + UNGW”的组合焊接工艺，并进行了1Cr17/1Cr18Ni9Ti厚壁异种不锈钢的焊接，同时对所得接头的显微组织、力学性能及耐腐蚀性进行了测试与分析. 结果表明，组合焊接头的1Cr17母材热影响区晶粒未发生粗化，并且1Cr18Ni9Ti母材部分熔合区及其附近热影响区内未形成蠕虫状δ铁素体；组合焊接头的抗拉强度优于1Cr17母材，并且1Cr17母材热影响区的冲击吸收能量与1Cr17母材相当；组合焊接头的熔敷层、1Cr18Ni9Ti母材、1Cr17母材、UNGW焊缝区及完整接头的耐腐蚀性呈依次下降的趋势.     

城市输水用Q235B+304不锈钢复合管环焊焊接工艺

不锈钢复合管内侧为具有耐腐蚀性能的不锈钢,外侧为具有一定强度的碳钢,成为新一代环保型输水管。为了研究8 mm+2 mm厚城市输水用Q235B+304不锈钢复合钢管的环焊焊接工艺,试验选用合理的焊接材料及坡口形式等,获得了复合板与复合板、复合板与碳钢板的焊接接头。通过拉伸、冲击、弯曲试验评价两种焊接接头的力学性能;通过检测接头不锈钢焊道化学成分,评估复合管焊接接头内侧不锈钢焊道的耐晶间腐蚀性能。结果表明,所采用的焊接工艺获得的接头力学性能满足技术要求且富余量较大,复合管接头不锈钢焊缝获得了A+(5%~10%)δ组织,耐晶间腐蚀性能优异。     

5A02/0Cr18Ni9异种金属电子束焊接接头组织与性能

对5A02防锈铝与不锈钢0Cr18Ni9进行了电子束焊接,分析了接头成形、显微组织、力学性能与断口特征.结果表明,铝、钢的对中焊接头中生成了大量的脆性Fe-Al金属间化合物,未能实现有效连接.偏束焊接头成形总体较好,两母材实质为熔—钎连接,铝—钢界面上生成了一层厚度为1.5μm的化合物层,X射线衍射分析结果显示化合物层由FeAl,FeAl3与FeAl6等相混合组成.熔—钎焊接头最高抗拉强度达136MPa,为铝母材强度的62.7%,断口呈现出脆性断裂与韧性断裂的混合特征,接头的断裂发生在化合物层及其附近的铝焊缝区域.     

1Cr18Ni9Ti+Q235复合钢板对接焊缝组织和抗腐蚀性能分析

针对内复合不锈钢焊管制造,采用4种焊接工艺对厚度为3mm+10mm的1Cr18Ni9Ti+Q235复合钢板对接焊缝进行了自动焊接,对焊接接头进行显微组织分析、拉伸、内外弯曲、冲击试验、电化学和晶间腐蚀试验.结果表明,采用TIG焊焊接复层,复层焊缝显微组织为奥氏体加少量铁素体,在1moL/L的盐酸溶液中进行电化学腐蚀试验,其抗电化学腐蚀性能与母材复层相近,无晶间腐蚀现象.基体采用TIG焊的焊接接头,基体焊缝组织为较高强韧性的板条状马氏体,满足力学性能要求.而基体采用SAW焊的焊接接头,基体焊缝力学性能和复层焊缝抗腐蚀性能均不能满足要求.     

1Cr18Ni9Ti与1Cr13不锈钢的焊接试验

通过钨极氩弧焊方法,对 1Cr18Ni9Ti 与 1Cr13 实施焊接.采用光学显微镜、扫描电镜对 1Cr13 马氏体型与 1Cr18Ni9Ti 奥氏体型不锈钢焊接接头进行金相组织、断口形貌观察及分析;利用显微硬度计、电子万能拉伸机测量焊接接头的力学性能;并通过海水模拟溶液浸泡试验,测量焊接接头极化曲线和交流阻抗谱.结果表明,通过手工钨极氩弧焊,采用直流正接接法,在合适的工艺下(焊接电流为 80 A,焊接速度为 110 mm/min),能够获得外观平整、组织均匀,力学性能与电化学性能符合要求的焊接接头.

Abstract：

The stainless steels of 1Cr18Ni9Ti and 1Cr13 were welded through deterministic craft by tungsten inert-gas (TIG) welding. The microstructure and fracture pattern of weld joints of 1Cr13martensite and 1Cr18Ni9Ti austenite stainless steels were observed and analyzed by means of LOM and SEM, the mechanical properties of the weld joints were measured with micro-hardness tester and electronic universal stretcher, and the polarization curves and AC impedance spectroscopy of weld joints were tested by seawater immersion test of simulation solution. The results show that adopting manual TIG welding through electrode negative to direct current soldering machine to weld 1Cr18Ni9Ti austenite stainless steel and 1Cr13 martensite stainless steel is feasible; under suitable process (welding current is 80 A, welding speed is 110 mm/min), weld joints can obtain good appearance and uniform structure; mechanical properties and galvano-chemistry properties can meet use requirements.     

焊后热处理对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢焊接接头组织和性能的影响

通过钨极氩弧焊方法,对1Cr18Ni9Ti与2Cr13钢实施焊接,并对焊接接头整体进行焊后热处理。采用OM、SEM对2Cr13与1Cr18Ni9Ti钢热处理前后的焊接接头组织进行分析,利用显微硬度计、电子万能拉伸机测量了焊接接头的力学性能。结果表明,1Cr18Ni9Ti和2Cr13钢焊接接头热处理前焊缝组织为典型的柱状晶,组织为板条马氏体+残留奥氏体+碳化物;热处理后焊缝组织为回火索氏体,而且碳化物析出量也明显增多。拉伸时,热处理前后焊接接头断裂的部位都发生在奥氏体不锈钢热影响区一侧,热处理前后焊接接头的抗拉强度分别约为635.56、649.44 MPa;焊缝区的显微硬度分别约为276、222 HV0.5,热处理后焊接接头的整体显微硬度比热处理前的明显降低。     

改善焊接圆管抗应力腐蚀性能的水冷法研究

采用数值模拟和残余应力实测方法,研究水冷法改善１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ奥氏体不锈钢管和２０钢圆管的多层对焊残余应力分布的有效性,结果表明水冷法可效调整圆管的焊接残余应力分布,使圆管内表面的焊接缝附近区域获得双向压缩残余应力,应力腐蚀敏感性实验结果表明,水冷法可显著提高焊接圆管的抗应力腐蚀性能。     

Ta1/0Cr18Ni9薄板储能焊熔核高熵化机理

针对钽与钢之间物化性质差异大,焊接时易产生脆性金属间化合物而导致熔焊接头性能低下及裂纹等问题,按照熔核金属高熵化技术思路,利用基于密度泛函理论的热力学第一性原理设计出新型中间层合金Ta₂₀Fe₂₀Ni₂₀Cr₂₀Co₂₀,结合熔合比得到适用于钽/钢储能焊中间层合金成分为Ta₇Ni₃₂Cr₁₉Co₄₂. 采用真空电弧炉熔制纽扣合金锭,继而使用单辊急冷法制备出中间合金箔材,将其用于Ta1/0Cr18Ni9薄板的储能焊连接. 结果表明,在储能焊条件下,Ta1/Ta₇Ni₃₂Cr₁₉Co₄₂/0Cr18Ni9搭接接头形成形貌规则、完整,长径约0.8 mm的扁球形熔核,熔核整体向钢侧发生了偏移. 熔核组织由简单的FCC固溶体组成,无金属间化合物析出,具有典型的高熵合金特征,实现了熔核金属高熵化. 在焊接电压1 000 V,电容500 μF,电极压力30 N下,Ta1/Ta₇Ni₃₂Cr₁₉Co₄₂/0Cr18Ni9储能焊接头平均强度可达到395 MPa.     

药芯焊丝CO2焊在复合钢制压力容器中的应用

介绍了用药焊丝CO2焊焊接16MnR/SUS321不锈钢合钢板压力容器的焊接工艺试验及焊接工艺评定，通过检查焊缝的化学成分，硬度，金相组织，测定接头的力学性能，晶间腐蚀试验等，证明药芯焊丝CO2焊用于不锈复合钢压力容器制造是可行的，对不锈复合压力容器的焊接要点进行了简要说明。