镍基合金油管实物性能试样焊接工艺研究

油井管实物性能检测是油井管产品使用的前提.本文针对镍基合金油管实物制备装配工艺进行研究,通过焊接方式将镍基合金油管与密封堵头进行连接,采用双相不锈钢焊条进行打底焊、抗拉强度高的不锈钢焊条进行填充盖面焊,焊后对其接头的显微组织、力学性能及全尺寸实物性能进行试验与分析.结果表明,焊接接头在靠近密封堵头侧为回火索氏体组织及上贝氏体组织,在镍基合金侧为奥氏体组织,焊缝组织为奥氏体和铁素体双相组织及少量碳化物.焊接接头的抗拉强度达到725MPa,断裂发生在镍基合金热影响区.焊缝具有较高的塑性,弯曲试验中焊缝未出现裂纹.焊缝区硬度最高,其次是镍基合金热影响区,镍基合金及密封堵头母材硬度分布均匀,镍基合金基体出现低硬度区,而在密封堵头侧熔合线附近靠近焊缝侧出现低硬度峰值.对采用焊接工艺制备的镍基合金油管进行全尺寸复合载荷实物性能检测试验,结果表明焊缝性能能够满足实物性能检测要求,未出现裂纹、泄漏、断裂等现象.     

高镍铸造合金与18—8不锈钢等离子弧焊接头的显微组织特征

本文采用等离子弧焊（PAW）对环状高镍铸造合金与18-8不锈钢进行焊接。采用金相显微镜、显微硬度计分析焊接接头区的显微组织特征。结果表明,采用PAW焊接方法可以实现环状高镍铸造合金与薄壁18—8钢的焊接：焊缝的显微组织以奥氏体＋少量铁素体为主,并有少量黑色点状碳化物。焊缝中心为等轴晶,两侧为柱状晶。高镍铸造合金侧焊接接头可划分为均匀混合区、不均匀混合区、部分熔化区和热影响区。     

SPA-H钢与304不锈钢异种钢焊接接头组织及性能研究

采用钨极氩弧焊对SPA-H钢与304不锈钢进行异种钢焊接,分析测试了不同焊接电流下焊接接头的显微组织、显微硬度和拉伸性能,研究了焊接电流对焊接接头组织及性能的影响。结果表明,随着焊接电流的增加,焊缝组织从定向生长的胞状晶和树枝晶到细化的胞状晶和树枝晶,再到粗大的等轴晶变化;SPA-H母材与焊缝之间存在明显的熔合线,而且随着焊接电流增加,熔合线由窄变宽;焊接接头中的硬度峰值都出现在焊缝区,电流为70 A时焊接接头焊缝和304侧热影响区的硬度值最高,但SPA-H侧热影响区的显微硬度显著低于焊缝区的显微硬度;电流为70 A的试样接头抗拉强度均高于60、80 A的焊接接头,60 A的试样接头抗拉强度和伸长率最低;三种焊接电流下的焊接接头抗拉强度均远高于母材,焊缝满足强度要求。     

轧制+增材TC4合金电子束焊接接头组织与性能

研究了一种电子束焊接规范对轧制+增材TC4钛合金焊接接头组织影响,分析了焊后钛合金力学性能.结果表明,轧制侧热影响区合金组织变化较大,离焊缝中心距离越近,β转变组织含量增加,晶粒逐渐转变为等轴晶组织,等轴晶内有集束状马氏体α'相析出,越靠近焊缝等轴晶尺寸越大;增材侧热影响区组织形态变化较小,β晶粒形态保持柱状晶形态,无等轴晶区产生,晶内组织转变为马氏体α'相.焊缝两侧热影响区显微硬度变化趋势相同,均为越靠近焊缝中心,显微硬度越高,焊接重熔区硬度最高,达400 HV左右.焊接接头力学性能与TC4钛合金锻件相当,且断裂位置均位于激光沉积母材区域.     

镍基合金/不锈钢钨极惰性气体钎焊接头的特性

选用CuSi3焊丝对镍基合金／不锈钢进行钨极惰性气体（TIG）钎焊实验,运用OM、SEM和EDS分析接头微观组织,通过拉伸实验和硬度实验评定接头的力学性能。结果表明：TIG钎焊接头具有熔焊和钎焊的双重性质,不锈钢母材局部熔化,生成Fe基熔合区;在接头搭接区及镍基合金母材与焊缝金属之间存在界面反应层,反应层可分为熔化未混合区、Ni基树枝晶和晶间Cu基区;焊缝区为Cu基体上分布着颗粒状Fe基固溶体;CuSi3接头剪切强度达到195MPa,接头断裂于焊缝与不锈钢界面处,断口为微孔聚合机制引起的塑性断裂：在界面处硬度值发生突变,Ni基树枝晶硬度值达到HV433.3,不锈钢熔合区中的Fe基体硬度值达到HV453．4,近界面处焊缝区Cu基体硬度值为HV150。     

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.     

Incoloy 825镍基高温合金电子束焊工艺及接头组织与力学性能分析

采用电子束焊,对空冷器管箱Incoloy 825镍基高温合金进行对接焊试验. 通过对焊接接头的组织观察,并结合拉伸力学性能以及接头的冲击韧性等试验,分析镍基高温合金电子束焊接头的组织和力学性能. 结果表明, 采用电子束焊焊接镍基高温合金可以得到良好的焊接接头,焊缝区组织由大片等轴晶和少量柱状晶组成;焊缝区没有出现明显的元素烧损现象;焊缝、热影响区硬度达到母材硬度值;焊缝接头抗拉强度达到600 MPa,接近母材抗拉强度,接头断裂形式为韧性断裂;焊缝和热影响区的冲击吸收能量高于母材区,其中焊缝区的冲击吸收能量达到了262 J,冲击断口形貌为韧窝状.     

锌基合金激光焊焊接接头组织和性能的研究

通过金相显微镜、扫描电镜和能谱分析仪等分析手段,研究了锌基合金激光焊焊接接头的组织和性能。结果表明:锌基合金焊接接头熔合线明显,熔合区及热影响区很窄,组织比较均匀;焊缝中心位置的蒸发凹坑较明显。焊缝中心主要由等轴晶组成,焊缝中心与熔合线的中间区域主要由树枝状晶组成。熔合区及热影响区组织发生明显的重结晶,为细小的等轴晶,没有半熔化区晶粒组织及过热粗晶区组织出现。焊接接头的焊缝硬度最高,各区域的硬度分布为:焊缝热影响区、熔合区母材。     

闪光焊FeCrAl合金管材的接头组织及性能

采用闪光焊对FeCrAl合金进行对接接头焊接,通过扫描电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊接接头的显微组织特征、不同区域氧化物颗粒的分布情况及力学性能. 结果表明,闪光焊焊接FeCrAl合金所得焊接接头显微组织主要为等轴晶,在焊缝和热影响区氧化物未出现明显聚集及向晶界偏聚的现象,且在晶内和晶界都可以呈现弥散分布的特征;焊接接头抗拉强度值达到594 MPa,为母材强度的90.5%;接头断裂在焊缝区,整体呈现脆性断裂模式;焊缝晶粒的粗化导致焊缝区硬度降低,最终引起焊接接头出现软化.     

氩气流量对304不锈钢激光焊接接头组织性能的影响

使用ND:YAG激光焊接对板厚为1 mm的304不锈钢进行对接焊接试验,利用金相显微镜、万能试验机等分析测试手段,研究了不同氩气流量对其焊接接头组织性能的影响。结果表明:以脉冲激光为加载热源在焊接电流170 A、脉宽13 ms、频率3 Hz、焊接速度50 mm/min、离焦量-1 mm、氩气流量11 L/min的焊接工艺参数下,焊接接头可获得最佳表面外观和综合力学性能。焊接接头近缝区主要是细小柱状晶体,焊缝中心区主要是细小的树枝晶和微量的胞状晶,氩气保护使焊缝中心区的等轴晶区增大;焊接接头抗拉强度均高于母材抗拉强度的85%;焊缝中心区显微硬度母材显微硬度热影响区显微硬度。     

Microstructure development in Nd:YAG laser welding of AISI 304 and Inconel 600

In this work, the morphology of solidification of the weld zone (WZ) was studied in a joint formed from dissimilar materials, composed of austenitic AISI 304 stainless steel and Inconel 600 nickel alloy, welded with an Nd:YAG-pulsed laser. The laser beam and optical system parameters were selected with a view to obtain a weld with total penetration and good surface finish. The microstructural characterization was carried out using an optical microscope, in which a WZ was seen with total penetration, keyhole-type, presence of small pores and absence of cracks. The welded joints were also characterized by means of an electron scan microscope. Measurements taken by X-ray spectrometry for dispersion of the energy in the WZ indicated a slightly heterogeneous distribution of nickel and iron. It was seen that the start of solidification in the WZ occurred by means of epitaxial growth. The morphology of WZ solidification was basically denditric and cellular, being influenced by the temperature gradient, solidification speed and chemical composition. The variations in chemical composition and solidification morphology do not significantly alter the Vickers microhardness values in the WZ. Results obtained in the tensile tests indicate suitably effective welding values.     

304不锈钢薄板列置双TIG高速焊缝组织与性能

相比常规速度不锈钢焊接,高速焊接过程中焊缝金属的凝固过程及组织形态将会发生变化,从而影响焊缝组织和性能. 对1.2 mm厚304不锈钢薄板对接,采用列置双TIG焊在焊接速度为3.0 m/min时获得了良好焊缝成形,并与常规速度单TIG焊接工艺相比,采用非标准拉伸试样测试了焊缝性能,并分析了其组织. 结果表明,高速双TIG焊接焊缝中心生成等轴晶,两侧树枝晶未形成对向生长的定向晶粒,焊缝抗拉强度及断后伸长率略低于母材;相比常规单TIG焊接工艺,高速双TIG焊接热影响区晶粒平均直径降低了10.3%,但焊缝中心晶粒平均直径增大了12.9%;焊缝抗拉强度和断后伸长率分别提高了4.3%和23.2%,焊缝中心硬度值略高于母材.     

PMMA与304不锈钢激光焊接

研究聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)塑料与304不锈钢激光焊接热传导技术,采用正交试验法分析聚甲基丙烯酸甲酯和304不锈钢之间的焊接质量. 对焊接后的试样进行拉伸测试和切片试验,用能量密度定量判定焊接结果,分析多种焊接因素对抗拉强度和焊缝宽度的影响. 利用正交试验极差分析法对试验数据进行处理,获得透明聚甲基丙烯酸甲酯和304不锈钢之间激光热传导焊接的最佳焊接工艺参数. 结果表明,焊接因素对焊接强度的影响从大到小的顺序为焊接速度、脉冲宽度、保护气体流量、峰值功率、光斑直径和脉冲频率.     

TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接

对TA15钛合金和304不锈钢的电子束焊接进行了研究,对接头显微组织、相组成和显微硬度进行了分析.结果表明,TA15与304不锈钢电子束焊接性较差,在较小的热应力下即在焊缝内产生大量裂纹.焊缝内生成连续分布的化合相,主要包括TiFe2,TiFe,Cr2Ti等,脆性化合物的产生是裂纹形成的根本原因.焊缝区内显微硬度明显高于母材,且TiFe2的硬度高于TiFe相,贯穿裂纹在TiFe2相富集的区域产生.二者的直接电子束焊接难以实现,需要添加中间层以改善焊缝的冶金条件,改变化合物的种类和分布,从而实现可靠连接.     

W6高速钢/16Mn钢电子束焊接接头组织及性能分析

高速钢作为一种高硬度、高耐磨性和高耐热性特殊工具钢,应用于刀具、模具及特殊结构件上时,往往需要结合异种钢使用. 但高速钢焊接工艺研究仍不成熟,焊接中产生的裂纹与碳化物缺陷是制约高速钢应用的主要因素. 文中通过对W6Mo5Cr4V2高速钢与16Mn钢预置镍填充层后进行电子束焊接. 结果表明,镍中间层的引入有效的抑制了高速钢侧热影响区的开裂,接头呈不对称“漏斗形”. 焊缝组织主要由镍基固溶体与少量M₂C碳化物构成,焊缝中无马氏体组织,其焊缝平均硬度为185 HV;接头抗拉强度达到378 MPa,为16Mn侧母材抗拉强度的75%. 拉伸断口断裂于距W6侧熔合线0.8 mm处的热影响区,为准解理断裂.     

Dissimilar welding of AISI 310 austenitic stainless steel to nickel-based alloy Inconel 657

The current work was carried out to characterize welding of AISI 310 austenitic stainless steel to Inconel 657 nickel–chromium superalloy. The welds were produced using four types of filler materials; the nickel-based corresponding to Inconel 82, Inconel A, Inconel 617 and 310 austenitic stainless steels. This paper describes the selection of welding consumables for the joint. The comparative evaluation was based on hot-cracking tests (Varestraint test) and estimation of mechanical properties. According to Varestraint tests, Inconel A showed the least susceptibility to hot cracking. In tension tests, all weldments failed in the weaker parent metals (i.e., Inconel 657). Moreover, Inconel A weldment had the highest strength and total elongation. On the other hand, the weld metals failed by ductile fracture except Inconel 617, which exhibited mixed fracture mode. At last, it was concluded that Inconel A filler material offered the best compromise for the joint between Inconel 657 and 310 stainless steel.     

PM-TZM钼合金电子束焊接特性

为研究PM-TZM钼合金电子束焊接特性,对其进行了电子束焊接试验,分别对接头显微组织及力学性能进行了分析. 结果表明,PM-TZM钼合金电子束焊缝呈“钉状”几何特征,熔合线附近有链状气孔出现. 焊缝区由粗大的等轴晶及柱状晶组成,热影响区晶粒相比于母材明显长大. 接头各区域硬度值不同,焊缝区硬度与母材相当,硬度最低值出现在两侧热影响区.PM-TZM合金电子束焊接接头有较大的性能损失. 接头室温最高抗拉强度378 MPa,为母材抗拉强度的47%,1 000℃抗拉强度168 MPa. 接头拉伸断裂均发生于焊缝区,呈典型的脆性解理断裂特征.     

不锈钢旁路分流MIG-TIG双面电弧焊工艺特性

以6 mm厚304不锈钢为试验材料,进行旁路分流MIG-TIG双面电弧焊接工艺试验.试验发现,该工艺不仅可以获得稳定可靠的焊接过程和美观的焊缝成形,还具有显著增加接头熔深、减少焊接缺陷、提高焊接生产率和降低焊接成本等优势,可实现在小电流(110 A)下6 mm厚304不锈钢的可靠连接.相同条件下,旁路分流MIG-TIG双面焊的熔化效率可达60.2%,远高于TIG焊的17.6%和旁路分流MIG焊的43.2%.拉伸试验表明,焊接接头的抗拉强度为776.5 MPa,约为母材强度的95%,接头断裂发生在焊接热影响区而非焊缝处,拉伸断口与受力方向约为45°,且断口表面颜色灰暗,呈典型的剪切型韧性断裂特征.     

焊接工艺对TP304钢焊缝金属组织及性能的影响

针对TP304不锈钢,采用三种不同的焊接工艺方法,选取合适的焊接工艺参数,成功制备三组完整的焊接接头.通过X荧光化学成分分析、显微组织观察和显微硬度试验研究了不同焊接方法对TP304不锈钢焊缝金属组织和性能的影响.结果表明,不同焊接方法下焊缝合金成分有所差异,且分布不均;各焊层显微组织形态和晶粒大小差异较大;整个接头的硬度值分布并不均匀,焊缝高于热影响区,热影响区高于母材.三种焊接方法相比,TIG-MAG焊缝的硬度值最大,TIG-SMAW的最小.对于薄板不锈钢焊接,TIG-MAG组合焊法优选.     

CuCrZr/Inconel 625电子束焊接接头组织与性能

对CuCrZr/Inconel 625管件进行不填丝电子束对接焊试验，观察分析各组试样的接头形貌、微观组织、化学成分以及力学性能分析. 结果表明，当偏束距离为0.6和0.8 mm时，CuCrZr/Inconel 625接头焊缝成形良好，均呈现出上、下宽，中间窄的哑铃型；随着偏束距离的增大，焊缝中的Cu含量增加；CuCrZr/Inconel625管件接头焊缝中的相主要是圆球形的Ni基固溶体以及作为基体的Cu固溶体，使得焊缝具有较好的综合力学性能. 当偏束距离0.8 mm时，试样最大抗拉强度达到304 MPa，断裂于CuCrZr侧热影响区.