带喷焊层钢管焊接接头热影响区耐蚀性能的研究

用焊接热模拟及电化学测试技术研究了内壁经镍基粉喷焊后再用不锈钢焊条进行打底焊的低碳钢钢管焊接接头热影响区喷焊层的耐蚀性能。结果表明 ,热影响区各微区喷焊层的热力学腐蚀倾向与均匀腐蚀、点蚀性能有很好的一致性 ,由好到差依次为 12 0 0℃区→ 95 0℃区→原始试块→ 10 5 0℃区→ 13 5 0℃区。金相及SEM分析表明 ,喷焊层的组织状态对自身的耐蚀性有很大影响。等轴晶的耐腐蚀性优于柱状晶 ,且在晶粒形态相同的情况下 ,喷焊层晶界净化程度越高、组织越致密其耐腐蚀性越好。可以向喷粉中加入稀土以提高喷焊层近缝区的耐蚀性     

喷焊层对焊缝组织性能的影响规律

为解决油田管线焊接接头防护问题，利用金相显微镜对焊缝组织形貌进行了观察。得到了镍基喷焊层元素熔入量对奥氏体焊缝显微组织及裂纹敏感性的影响规律。结果表明，镍基合金喷焊层的合金元素对奥氏体焊缝显微组织有明显影响，随着喷焊层元素熔入量的增加，焊缝柱状晶变得粗大，且方向性变得更明显。在一定范围内，增加喷焊层元素熔入量，焊缝的热裂纹敏感性将增大，但当熔入量再继续增加时，由于过量的喷焊层形成的大量低熔共晶物对焊缝冷却过程中的微裂纹起到了“愈合作用”，使焊缝裂纹敏感性有所降低。同时，熔入过量喷焊层元素使得焊缝的薄弱位置发生了变化，热裂纹产生的位置由等轴晶区转移到柱状晶区。为了降低焊缝的热裂纹敏感性，应该在保证喷焊层耐蚀性的前提下，尽量降低喷焊层的厚度。     

喷焊层对焊缝组织性能的影响规律

为解决油田管线焊接接头防护问题 ,利用金相显微镜对焊缝组织形貌进行了观察。得到了镍基喷焊层元素熔入量对奥氏体焊缝显微组织及裂纹敏感性的影响规律。结果表明 ,镍基合金喷焊层的合金元素对奥氏体焊缝显微组织有明显影响 ,随着喷焊层元素熔入量的增加 ,焊缝柱状晶变得粗大 ,且方向性变得更明显。在一定范围内 ,增加喷焊层元素熔入量 ,焊缝的热裂纹敏感性将增大 ,但当熔入量再继续增加时 ,由于过量的喷焊层形成的大量低熔共晶物对焊缝冷却过程中的微裂纹起到了“愈合作用” ,使焊缝裂纹敏感性有所降低。同时 ,熔入过量喷焊层元素使得焊缝的薄弱位置发生了变化 ,热裂纹产生的位置由等轴晶区转移到柱状晶区。为了降低焊缝的热裂纹敏感性 ,应该在保证喷焊层耐蚀性的前提下 ,尽量降低喷焊层的厚度     

带堆焊层钢管焊接接头耐蚀性的电化学评定

采用电化学测试技术评价了低碳钢管管端内壁不锈钢焊条堆焊后再用相同焊条进行打底焊所得焊接接头（特别是焊接热影响区）的耐蚀性，选用两种高合金焊条M2、M6，并对堆焊金属进行热模拟试验，测定了模拟热影响区不同部位在3％NaCl介质中的阳极极化行为．结果表明，按新工艺焊接的接头代替普通碳钢焊接接头可有效地提高管道接头的使用寿命．两种焊条中，含Nb的M2耐蚀性比M6好，铌能够有效提高接头的耐均匀腐蚀、晶间腐蚀和点蚀能力，热影响区600～1000℃是高合金接头耐蚀性最薄弱的区域，建议采用超低碳含铌高合金焊条，以解决热影响区的腐蚀问题．     

焊接热影响区的腐蚀疲劳性能

利用焊接热模拟技术,在疲劳试样上模拟出与实际焊接热影响区不同组织区相近的组织,并用这些试样进行了疲劳寿命和疲劳裂纹扩展实验。通过了解焊接热影响区不同组织区的腐蚀疲劳性能,研究了焊接过程对CF-60钢腐蚀疲劳性能的影响。结果发现:焊接过程降低了CF-60钢的耐腐蚀疲劳性。其原因在于,焊接热影响区中的不完全重结晶区的腐蚀疲劳性能低于母材和其它组织区的疲劳性能。不完全重结晶区的耐蚀性最差是其腐蚀疲劳性能下降的主要原因之一。     

金属喷焊层在动态介质中的腐蚀

采用动态、静态腐蚀试验和电化学测试方法，研究了腐蚀介质状态和合金成分对金属喷焊层耐蚀性的影响。结果表明，在动态介质中，各种材料的腐蚀速度提高５～１５倍。与静态试验所得出的材料耐蚀性次序不同，静态试验主要反映材料的热力学稳定性，动态试验主要反映材料的动力学特性。喷焊层中铁含量的增加对耐蚀性有不利影响。     

金属喷焊层在动态介质中的腐蚀

采用动态、静态腐蚀试验和电化学测试方法，研究了腐蚀介质状态和合金成分对金属喷焊层耐蚀性的影响。结果表明，在动态介质中，各种材料的腐蚀速度提高５￣１５倍。与静态试验所得出的材料耐蚀性次序不同，静态试验主要反映材料的热力学稳定性，动态试验主要反映在材料的动力学特性。喷焊层中铁含量的增加对耐蚀性有不利影响。     

自蔓延喷焊耐磨涂层的基础研究

采用铝热自蔓延高温合成法在钢板表面进行喷焊，研究不同用量自熔性合金粉末所制得的喷焊层的组织及性能，分析了合金元素对基体组织和性能的影响。结果表明：自熔性合金粉末熔化后向基体和喷焊层扩散，在喷焊层中形成大量碳化物，在基体表层形成大片珠光体，大大提高了喷焊层和基体的硬度及耐磨性。将自蔓延用于喷焊，该方法切实可行。     

两种镍基合金喷焊层的相分布与热疲劳性能

利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪及透射电子显微镜观察分析了含Cu和Mo(Ni-A)、不含Cu和Mo(Ni-B)两种镍基合金喷焊层样品的组织、相分布和成分分布,分别测定了基体部位、热影响区、结合区及涂层内的显微硬度. 利用高频加热炉对两种喷焊层进行了热疲劳实验,对经热疲劳实验后喷焊层微观组织进行了观察,分析了喷焊层内的相分布和成分分布状态,探讨了热疲劳裂纹产生和扩展的过程及规律. 结果表明:两种喷焊层内均有针状富Cr第二相弥散分布,具有较好的热疲劳性能. Ni-A样品喷焊层可以分成两个区域:在靠近基体的区域均匀地分布着块状富Cr第二相;在离表层200μm左右的区域内分布有针状富Cr第二相,体积比块状富Cr第二相小几十倍. Ni-B样品喷焊层内只有针状富Cr第二相,在整个喷焊层内均匀分布. Ni-A样品喷焊层由于过渡区域的存在,具有比Ni-B样品喷焊层更好的热疲劳性能. 热疲劳实验前后样品的EDS分析结果表明两种喷焊层内的各相有较好的热稳定性.     

预热与焊后回火对铸钢基体双金属梯度堆焊锻模堆焊层组织与性能的影响

为解决大型锻模的高成本、低寿命等问题,提出铸钢基体表面堆焊制备大型液压机用锻模新方法,针对其中的焊前预热与焊后回火工艺,将有限元分析与试验分析相结合,研究预热温度与焊后回火对堆焊层组织与力学性能的影响机理。研究结果表明:常温堆焊时,堆焊熔合区组织为马氏体+碳化物+残留奥氏体;随着预热温度的升高,冷却时间不断延长,组织呈现马氏体→贝氏体→珠光体转变趋势,显微硬度逐渐降低;当预热温度为400℃时,熔合区组织为铁素体+珠光体;焊后550℃/2 h回火后,堆焊层及热影响区硬度下降,基体中析出大量碳化物,堆焊层冲击韧性显著提高,断裂方式以韧窝断裂为主,母材性能在回火后无明显变化,说明预热与焊后热处理使堆焊层获得了较好的综合力学性能。