热输入量对一种新型药芯焊丝熔敷金属组织及冲击韧性的影响

采用自行研究开发的一种新型药芯焊丝,通过实验室大热输入焊接实验,研究分析了热输入量对焊缝熔敷金属组织与冲击韧性的影响规律.结果表明:在大热输入焊接条件下,熔敷金属中形成了大量细小、弥散分布的夹杂物,夹杂物周围诱导生成的大量相互交叉互锁的针状铁素体晶粒,这是焊缝熔敷金属具有较高低温冲击韧性的主要原因;随着焊接热输入量的增加,尺寸为1μm以下的夹杂物数量减少,1μm以上夹杂物分布无显著变化,针状铁素体形核点减少,熔敷金属中针状铁素体晶粒尺寸略有增加、低温冲击韧性略有降低.     

微量元素对HSLA钢焊条熔敷金属韧性的影响

通过向HSLA钢焊条熔敷金属过渡适量的Ti-B、Ti-B-Zr、Ti-Zr-Ce和Ti-Zr微量元素,研究这些合金元素对焊缝强度、冲击韧性尤其是低温冲击韧性的影响。结果表明,HSLA钢焊条熔敷金属的低温韧性与针状铁素体含量有明显的对应关系,低温韧性随针状铁素体含量增加而提高。通过向熔敷金属中过渡一定含量的Zr和Ce元素,可以有效促进针状铁素体的形成,从而提高熔敷金属的冲击韧性。     

X80管线钢埋弧焊匹配焊丝试验

通过分析高强度低合金钢焊缝熔敷金属常见显微组织对其力学性能的影响,确定X80管线钢用埋弧焊丝熔敷金属组织应以大量针状铁素体(AF)和少量粒状贝氏体(GB)的复合组织.从相变动力学原理出发,结合针状铁素体(AF)非自发形核机制和微合金组织韧化理论,选择Mn-Ni-Mo-Ti-B合金系进行X80管线钢匹配焊丝的试制.结果表明,合理选择和控制合金元素,可以获得理想的焊缝熔敷金属组织和强韧性以及低温韧性要求,试制的1号焊丝能够满足X80管线钢的使用要求.     

纳米氧化物合金化对低合金高强钢熔敷金属组织和性能的影响

针对新型钢铁材料焊缝熔敷金属的韧化问题,采用直接氧化物合金化这一新型方法,通过焊接材料实现了纳米氧化物颗粒向液态熔池中的过渡,研究了纳米氧化物对低合金高强钢焊缝熔敷金属组织性能的影响. 结果表明,纳米Al₂O₃,TiO₂和稀土氧化物的添加使焊缝中生成了大量弥散分布、尺寸为0.2～0.8 μm的细小球形复合夹杂物,有效提高了针状铁素体的形核能力,形成了大量板条束尺寸约1～2 μm、且均匀分布的针状铁素体. 纳米氧化物的添加使熔敷金属的冲击韧性显著提高,尤其是添加二氧化钛和稀土氧化物的焊缝,其-20℃冲击韧性达到了150 J/cm2以上,比无氧化物添加的焊缝冲击韧性提高67%.     

气保护药芯焊丝熔敷金属组织的选择与控制

介绍了气保护药芯焊丝熔敷金属中组织及形态,分析了熔敷金属组织的影响因素及对焊缝韧性的影响,提出了焊丝熔敷金属组织控制机理。结果表明:该焊丝熔敷金属的组织为大量针状铁素体+少量晶界铁素体+极少量侧板条铁素体。焊缝组织的影响因素中,起决定作用的是熔敷金属化学成分和焊缝的冷却速度。夹杂物尺寸和Ti、B加入量的控制是形成针状铁素体的必要条件,而焊接热输入的控制则是充分条件,二者缺一不可。期待研发一种特殊添加剂,能有效获得所需针状铁素体,并使焊缝韧性对焊接热输入不再敏感。     

X80管线钢埋弧焊用烧结焊剂的研制

从高强度低合金钢(HSLA)焊缝熔敷金属中的针状铁素体形核机理出发,确定以CaF2-MgO-Al2O3-MnO-TiO2-B2O3氟碱性渣系进行高强韧性埋弧焊烧结焊剂设计.结果表明,焊剂中添加MnO有利于焊缝中Mn元素的过渡,降低?→?温度,从而抑制高温铁素体的生成而对焊缝中针状铁素体的形成有利.由于焊缝金属裂纹敏感指数(Pcm)较高,焊后空冷奥氏体晶粒较细,过量添加MnO,将会导致焊缝中Mn元素过高而细化奥氏体晶粒,使得奥氏体晶界增加.进一步冷却,贝氏体形核质点增加,因而对晶内形核的针状铁素体不利.稀土元素对提高焊缝金属中针状铁素体含量有一定的促进作用.     

活性剂对焊缝熔深及微观组织的影响

研究了SiO2、CaF2、TiO2、Cr2O3和NaF五种单一成分活性剂及SiO2与Cr2O3混合活性剂对低合金高强钢TIG焊焊缝组织及熔深的影响。结果表明:与传统的TIG焊相比,活性剂能不同程度的提高焊缝熔深,涂敷Cr2O3、Cr2O3+SiO2活性剂的焊缝熔深是未涂活性剂焊缝的2倍以上。SiO2与Cr2O3混合活性剂不仅能提高熔深,而且对焊缝组织有明显的改善作用,使焊缝中细小的针状铁素体数量增加。该混合活性剂对针状铁素体形成的作用,可能与活性剂的涂敷会促进焊缝中锰、铬和硅的氧化物形成、降低针状铁素体的形核功有关。     

X80管线钢气体保护焊用焊丝的研制

对所研制的焊丝进行了气体保护焊试验,测试了焊缝金属的化学成分、金相组织、冲击韧度、强度、硬度和接头的抗拉强度.金相组织主要为针状铁素体、少量的先共析铁素体和粒状贝氏体,用扫描电镜分析了冲击断口的形貌和夹杂物的组成,用透射电镜分析了焊缝金属的微观结构.结果表明,在焊丝中加入微量的Ti-B,可以有效地抑制先共析铁素体的形成,使焊缝获得细小、均匀的针状铁素体组织.焊缝中合金元素形成了弥散分布的细小夹杂物,成为了针状铁素体(AF)的形核质点.针状铁素体内有许多位错团,可以有效地阻止裂纹的扩展,提高冲击韧度.     

THJ507R高韧性焊条的研制

通过优化熔敷金属化学成分，促使熔敷金属形成针状铁素体（AF）组织，提高了熔敷金属的低温冲击韧性，研制出具有国内先进水平的TH507R 高韧性焊条。     

440 MPa级高强钢焊条熔敷金属组织与低温冲击韧性研究

为满足440 MPa级高强钢对焊接材料的需求,研制了三种焊条,并进行了熔敷金属焊接试验,使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等手段研究了熔敷金属组织与低温冲击韧性.结果表明,随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,熔敷金属的-40℃平均冲击吸收功从35.7 J逐渐增至96.3 J,低温冲击韧性逐渐提高;随着Mn,Ni,Cr和Cu含量的增大,虽然熔敷金属中M₂₃C₆型碳化物含量逐渐增大,但是熔敷金属的CCT曲线逐渐右移,相变温度逐渐降低,使得针状铁素体含量逐渐增加,铁素体板条尺寸逐渐减小和板条间交织状分布趋势逐渐增强,M-A组元含量及尺寸逐渐减小,是低温冲击韧性逐渐提高的主要原因;含Cu熔敷金属中夹杂物外层会形成CuS,针状铁素体形核更容易,有利于低温冲击韧性提高.     

J807RH高强度高韧性超低氢电焊条的研制

通过向焊缝金属过渡微量的Ti-B和稀土元素,可以有效地抑制先共析铁素体的析出,使焊缝获得细小、均匀的针状铁素体组织。从而提高了焊缝的低温冲击韧性。     

一种X100管线钢埋弧焊丝的研究与开发

从高强度低合金钢(HSLA)焊缝熔敷金属中的针状铁素体和贝氏体形核机理出发,选择Mn-Ni-Mo-Cr作为焊丝设计的主要合金系,以微合金元素Ti,B,Ce促进针状铁素体形核,降低C,Si,P,S,N元素的影响,并将碳降至超低碳水平,以适应大热输入焊接;与此同时保证Mn,Mo,Cr元素含量以弥补降低碳、硅带来的强度损失....     

电铁塔用细晶高强钢焊接接头组织与性能研究

采用焊条电孤焊、CO2气体保护焊焊接了控扎控冷制备输电铁塔用细晶Q420低合金高强钢.研究焊接接头显微组织和力学性能,并对比分析热轧制备Q420钢焊接接头的冲击韧性.研究结果表明,选择E5515焊条、ER55-G焊丝焊接所得细晶Q420高强钢焊接接头焊缝金属主要由铁素体和少量珠光体构成,ER55-G焊丝由于添加Ti元素...     

Weldability of X100 linepipe

Abstract

Research has been carried out to identify weld metal compositions and microstructures capable of meeting high strength and toughness requirements for X100 seam welded linepipe. Single pass, multiwire submerged arc welds were made in experimental, high strength low alloy steel plates using consumables to give a wide range of weld metal alloying. Work has shown that the optimum strength and toughness are obtained in Mo–B–Ti alloyed weld metals with P _cm values between 0.218 and 0.250. Weld metal microstructures were almost fully acicular ferrite with an ultrafine grain size (1–2 µm). Dilatometric studies demonstrated that at typical weld cooling rates the optimised welds transformed at significantly lower temperatures than those reported for X65 plate deposits, which contain acicular ferrite in the form of idiomorphic primary ferrite and intragranular Widmanstätten ferrite. The maximum rate of transformation in the optimised welds occurred between 515 and 570°C, which indicates that the acicular ferrite in this case consisted of intragranular Widmanstätten ferrite and/or bainite. The ferrite would appear to have a fine plate morphology growing from large as well as small inclusions, but not very far before the onset of hard impingement, thereby ensuring an ultrafine grain size. Tensile strengths of 708–784 MPa were achieved with an 80 J Charpy impact transition temperature toughness between -68 and -115°C. More highly alloyed weld metals containing 2–3%Mn and 1.5%Si transformed at lower temperatures and showed increased strength, but there was a substantial loss of toughness, attributed to the relatively unimpeded growth of large ferrite plates from larger inclusions, and the replacement of ultrafine acicular ferrite between these plates by blocks of martensite–austenite. One pass per side, multiwire submerged arc welds manufactured to the optimum weld metal chemistry confirmed their applicability for thin section X100 linepipe.     

BWELDY960Q钢振动焊接焊缝组织与低温冲击韧性

采用MAG焊接工艺方法焊接低合金高强度钢BWELDY960Q的过程中施加机械振动,研究振动焊接对焊缝组织及焊缝低温冲击韧性的影响.结果表明,在焊接过程中施加机械振动,可以促进焊缝中AF的形成,使得AF的数量增加.振动焊接还可以改善焊缝的低温冲击韧性,与无振动焊缝低温冲击韧性相比较,焊缝冲击吸收功的上平台值提高7.88%,韧脆转变温度也略有降低.随着温度不断地降低,焊缝低温冲击断口的表面从凹凸不平变得比较平整,断口纤维区比例不断地缩小,放射区比例有所增加,断口的微观形貌由韧窝花样变成准解理河流花样.     

Ni对600 MPa级高强钢焊缝组织和性能的影响

通过改变气保护药芯焊丝中Ni元素的添加量,研究Ni元素对600 MPa级高强钢焊缝组织和性能的影响。研究表明:当w(Ni)为1.0%时,焊缝组织为针状铁素体和粒状贝氏体,-20℃低温冲击韧性达到69 J;随着w(Ni)的增加,焊缝金属强度逐渐提高,而韧性则先下降后上升。适当Ni元素有利于提高焊缝金属的低温韧性。     

960 MPa高强钢金属粉芯型药芯焊丝焊缝金属韧化机理

针对960 MPa高强钢研制了以Mn,Ni,Mo和Cr元素为主要合金体系,以Ti,B,Nb和Al元素为微合金元素的金属粉芯型药芯焊丝. 采用熔化极气体保护焊进行施焊,通过拉伸试验和低温冲击试验等方法对接头力学性能进行了测试,结合金相组织观察、断口扫描、能谱分析和透射电镜观察等对合金元素的作用机理进行了分析. 结果表明,接头抗拉强度平均值为952.24 MPa,-20 ℃焊缝低温冲击吸收功平均值为70 J,研制的焊丝在保证接头强度的同时有效改善了焊缝金属的低温冲击吸收功. 在药芯成分中,主要合金元素起固溶强化和弥散强化作用,微合金元素通过细化晶粒、抑制块状铁素体析出和增加针状铁素体形核率等方式改善低温冲击性能.