焊接热输入对低合金高强钢焊缝组织和韧性的影响

摘要： 针对海上钻井平台桩腿用厚板低合金高强钢Q690E,研究不同焊接热输入对接头焊缝显微组织及冲击韧性的影响.结果表明,当热输入从1.376 MJ/m提高到2.248 MJ/m时,焊缝区冲击韧性先升高再降低.当焊接热输入为1.56 MJ/m时,焊缝区微观组织以针状铁素体为主,低温韧性最好;采用小电流低速焊焊缝区组织更加均匀,冲击断口韧窝区所占比例更大,低温韧性更高;在热输入相同的条件下,单丝熔化极活性气体保护焊焊缝区以针状铁素体和粒状贝氏体为主,低温韧性优于双丝焊.     

热输入对430铁素体不锈钢热影响区组织和韧性的影响

430铁素体不锈钢在焊接时,热影响区晶粒粗化会使接头韧性下降.利用热模拟技术和焊剂带约束电弧超窄间隙焊接方法对430铁素体不锈钢进行试验,得到不同热输入下粗晶区的组织,并测试其韧性性能.结果表明:当热输入低于3kJ/cm时,粗晶区组织主要为板条贝氏体和少量针状铁素体,铁素体晶粒尺寸小于48μm,室温冲击功与母材相当.铁素体晶粒不断长大是造成冲击韧性下降的主要原因.采用超窄间隙焊接方法,可以有效缩短高温停留时间,将铁素体晶粒尺寸限制在50μm以内,从而使韧脆转变温度降低至约-30℃,避免粗晶区韧性下降.     

00Cr12Ni不锈钢焊接热影响区的组织及韧性

采用Gleeble3800热力模拟试验机模拟了00Cr12Ni不锈钢不同热输入下的焊接热循环.研究了热模拟试样的组织及冲击韧性.实验结果表明,焊接粗晶区晶粒大小和马氏体的体积分数均随热输入的增加而增加;细晶区组织以马氏体为主,有少量的铁素体,晶粒非常细小;焊接粗晶区试样的室温冲击功随热输入的增加而降低;不同热输入下,细晶区模拟试样均具有优良的冲击韧性;粗晶区冲击试样均为脆性断裂,而细晶区冲击试样均为韧性断裂;为得到组织细小、韧性优良的焊接热影响区,应尽量采用小的热输入规范.     

高强钢Q460C对接焊缝低温冲击韧性试验

目的研究焊接高强度钢材Q460C低温下的断裂性能特征,以获得其对接焊件韧性受低温变化影响的规律,为此种钢材在低温环境下的应用提供试验依据.方法制备焊缝区及热影响区标准冲击试件,利用力学实验室低温环境保温箱及SANS型号摆锤式冲击试验机设备,对不同温度点下的试件进行冲击试验;并对试验数据用玻尔兹曼函数拟合,且对冲击试件断口电镜扫描分析.结果热影响区和焊缝区冲击韧性均随温度降低的下降而降低,而且热影响区的冲击功值较焊缝区的低;-60℃与-40℃温度下冲断的断口均呈现出显著的脆断特征.结论 Q460C高强度钢材焊缝区与热影响区有较明显的低温冷脆倾向.     

不锈钢热轧板材焊接接头的HAZ组织及性能

通过对304及430不锈钢热轧板材焊接接头热影响区(HAZ)的金相观察、无损检测、显微硬度测定、力学性能和晶间腐蚀性能试验,研究经手工钨极氩弧焊(TIG)的304及430热轧板材的HAZ组织及性能,并进行对比分析.结果表明,采用TIG焊接方法和较小的焊接规范,304焊接接头的热影响区奥氏体晶粒较细(7.5～8.0级),显微硬度为376 HV,焊缝与母材熔合良好;430焊接接头的热影响区铁素体晶粒明显长大(约为4.5级),粗晶粒区宽度约为0.7 mm,碳化物析出不多;热影响区的晶界部位受焊接热循环影响发生了α→γ→M相变,生成的M质量分数约占14%;304和430焊接接头的力学性能良好,拉伸断裂部位是焊缝和热影响区;EPR法测定表明,304及430母材和热影响区均没有产生晶间腐蚀.     

低磁不锈钢热轧板焊接接头的微观组织和磁性能

设计了低磁不锈钢热轧板双面熔化极惰性气体保护焊的焊丝成分,通过焊接实验,研究了焊接接头的显微组织和磁性能。结果表明:焊缝中心区域的微观组织较熔合线附近明显细化,热影响区晶粒比母材晶粒稍大;焊接接头两侧的一次枝晶臂均沿着温度梯度的方向生长,在焊缝中心线部位相遇,无分型组织出现;焊缝区域的二次枝晶臂间距稳定。焊接接头的室温拉伸和低温冲击断口附近仍为全奥氏体组织,相对磁导率均在1.003以下。     

电弧超声对09MnNiDR钢焊接接头冲击性能的影响

通过调制电弧激发出超声并应用于09M nN iDR钢的埋弧自动焊过程。采用常规焊接工艺参数,并加入不同频率的电弧超声进行焊接工艺评定。金相分析表明,在电弧超声作用下,焊缝结晶组织明显细化,焊缝区针状铁素体增加。冲击实验表明,接头的低温冲击韧性提高。尤其是在50 kH z超声作用下,-70℃下焊缝区和热影响区冲击韧性值较未加入超声时均提高了近50%,相应的断口扫描电子显微镜(SEM)分析表明接头由解理断裂转变为韧性断裂。电弧超声还可降低接头对焊接热输入的敏感性,提高生产效率。实验证明电弧超声是提高低温钢焊接接头性能的一种有效的方法。     

不等厚DP600与IF钢激光拼焊工艺和接头组织性能

针对DP600双相钢与无间隙原子钢(IF钢)的激光拼焊工艺,实验研究了不同工艺参数对焊缝形貌与尺寸的影响,测试分析了接头微观组织以及焊缝区各类组织、接头的显微硬度和拉伸性能.结果表明:较高激光功率与较低焊接速度组合易造成焊缝表面出现波动;激光功率和焊接速度对束腰形和漏斗形焊缝的宽度有不同影响趋势;焊缝组织由大部分多形态的铁素体和小部分多形态的贝氏体组成,焊缝硬度介于DP600钢侧热影响区和IF钢侧热影响区之间;接头拉伸试样均断裂在IF钢母材,接头的抗拉强度和断后延伸率约为IF钢母材的85%和61%.     

35#钢摩擦焊多级加压对轴向缩短量及焊后组织的影响

以35#钢为焊接母材,应用连续驱动摩擦焊接方式,采用正交试验的方法并经过极差分析后,探究了中等直径焊件多级加压方式下各工艺参数对轴向缩短量的影响规律,并对焊接接头显微组织及显微硬度进行了分析.实验结果表明,对焊件轴向缩短量影响程度依次为:二级摩擦位移、二级摩擦压力、一级摩擦压力、一级摩擦位移;观察焊接接头显微组织发现焊缝处得到了细小的铁素体与珠光体相互融合的优良组织,焊缝组织达到正火态;通过对焊件焊缝及热影响区显微硬度测试后可以得出,各焊件焊缝的显微硬度值明显高于母材,不同焊接工艺参数组合方式对焊件接头晶粒存在一定影响并直接影响焊件接头硬度.     

细晶AZ61镁合金板材的CO2激光焊接性能

采用CO2激光器对2 mm厚的AZ61镁合金细晶板材分别进行了填充焊和自熔焊实验.研究了细晶镁合金板材的焊接性和填充带合金化稀土元素Ce对接头组织及力学性能的影响.结果表明，细晶板材的焊接接头热影响区不明显，组织较母材变化不大，半熔化区范围窄、液化程度低，未进行合金化的自熔焊焊缝组织较粗大，焊缝晶粒尺寸约15 μm，而填充焊焊缝组织为平均晶粒尺寸是5 μm的等轴晶，即合金化稀土元素Ce可细化焊缝组织，而且稀土元素Ce的加入能抑制柱状树枝晶区而扩大等轴晶区域范围.填带焊接头的平均抗拉强度和伸长率较自熔焊接头分别提高了6%和12%.     

低合金钢焊接热影响区的微观组织和韧性研究进展

对钢结构而言,诸如海洋平台、船舶、桥梁、建筑和油气管线等,焊接后的性能直接决定了其服役寿命和安全性,重要性不言而喻.在针对焊接相关问题的研究中,焊接热影响区的韧性提升一直是重点和难点.焊接热影响区会经历高达1400℃的高温,从而形成粗大的奥氏体晶粒,如果焊接参数控制不当,不能通过后续冷却过程中的相变细化组织,就会造成韧性的降低.而多道次焊接的情况更为复杂,前一道次形成的粗晶区还会在后续焊接过程中经历二次热循环,从而形成链状M-A,造成韧性的急剧下降.本文旨在对一些现有焊接热影响区的相关研究结果进行总结,探讨母材的成分、第二相及焊接工艺等因素对热影响区微观组织和性能的影响,为低温环境服役的大型钢结构的焊接性能改善提供一些设计思路.     

Effects of welding wire composition and welding process on the weld metal toughness of submerged arc welded pipeline steel

The effects of alloying elements in welding wires and submerged arc welding process on the microstructures and low-temperature impact toughness of weld metals have been investigated. The results indicate that the optimal contents of alloying elements in welding wires can improve the low-temperature impact toughness of weld metals because the proeutectoid ferrite and bainite formations can be suppressed, and the fraction of acicular ferrite increases. However, the contents of alloying elements need to vary along with the welding heat input. With the increase in welding heat input, the contents of alloying elements in welding wires need to be increased accordingly. The microstructures mainly consisting of acicular ferrite can be obtained in weld metals after four-wire submerged arc welding using the wires with a low carbon content and appropriate contents of Mn, Mo, Ti-B, Cu, Ni, and RE, resulting in the high low-temperature impact toughness of weld metals.     

12Ni3CrMoV钢焊接热影响区的断裂特征

本文采用裂纹张开位移(COD)试验方法,对60公斤级高强钢(12Ni3CrMoV)的热模拟试样,单道焊和多道焊实焊试样,热影响区的断裂韧性和裂纹扩展阻力进行了详细的研究.研究表明,在12Ni3CrMoV钢的焊接热影响区中存在着粗晶区脆化和不完全相变区脆化.粗大的马氏体和焊接过程产生的粒状贝氏体是脆化的内在原因.热模拟试样能够反映热影响区中各种组织的相对韧性次序.在模拟粗晶区中,晶粒度的大小是影响裂纹扩展阻力的主要因素.热模拟粗晶区的断裂韧性最差,而多道焊粗晶区具有较好的韧性,这是因为多道焊的粗晶区中马氏体经过多次热循环回火所致.焊接热模拟试样能够反映热影响区中对应组织的韧性,但利用热模拟试样难以评定实际焊接接头中热影响区的裂纹扩展阻力.     

X100管线钢焊接热影响区组织与韧性研究

采用热模拟试验技术,研究了X100管线钢焊接热影响区的组织与性能变化规律,结果表明:采用高Nb、微Ti设计的低碳X100管线钢的焊接粗晶区经焊接热循环后仍保持良好的韧性。焊接热影响区的脆化区出现在峰值温度为750℃的两相区。沿原奥氏体晶界形成的岛状组织是导致韧性降低的主要原因。     

焊接热循环参数对大线能量焊接用钢EH40热影响区组织和性能的影响

利用热模拟技术及光学显微镜、透射电镜研究了焊接热循环参数对大线能量焊接用船板钢热影响区组织和性能的影响.发现模拟焊接热影响区组织主要由粒状贝氏体、铁素体和珠光体组成,且随着峰值温度和冷却时间的变化,热影响区的组织发生较大的变化;热影响区的冲击韧性总体水平较高,均在200 J以上,冲击韧性并不随着峰值温度和冷却时间的增加而单调变化;热影响区M-A岛的数量、尺寸、分布和形态影响热影响区的韧性.     

含硼低合金高强度钢焊接热影响区冲击韧度

利用Gleeble热模拟机对含硼低合金高强度钢板进行不同焊接工艺下的热模拟实验,研究了焊接热影响区(HAZ)的过热区显微组织、韧度及其变化规律.结果表明:钢板过热区冲击韧度随冷却时间t8/3的增大而显著降低;当t8/3小于67s时,过热区冲击韧度较高,相应过热区组织为板条马氏体或板条马氏体+贝氏体,晶粒较细小.800MPa级低碳贝氏体钢板焊接工艺实验结果表明,焊接热输入量为0.96～2.11kJ.mm-1、焊道间温度为150～200℃和焊后热处理,焊接接头焊缝金属和焊接热影响区的冲击韧度保持较高水平,说明钢板对焊接工艺有较强的适应性.     

振动焊接对焊缝力学性能影响

采用试件和结构件进行了大量的对比试验,分析研究了振动焊接对构件焊缝区残余应力、断裂韧性、疲劳寿命等力学性能的影响。结果表明,振动焊接可以降低焊缝表面的残余应力,改善焊缝区的微观组织,提高焊缝处的断裂韧性,提高试件和结构件焊缝的疲劳寿命。     

矿用挖掘机焊接结构用材料选择

针对挖掘机在矿山使用中各部件的作用不同,受力状况也不同,各结构件设计选材时的要求也不尽相同,需要对挖掘机不同部位提出了一些不同的焊接选材:焊接结构的钢材与焊材除应满足必要的强度和刚度要求外,还应满足低温冲击韧度的要求;对挖掘机不同部位选择不同焊接材科和焊接工艺进行了改进,达到了挖掘机在工况条件下对材料的要求,以满足现场使用的需要,取得了较好的经济效益。     

紫铜的搅拌摩擦焊工艺与接头性能分析

搅拌摩擦焊是一种新型固相塑性连接方法,它的出现为铜的焊接提供了一种新的工艺.对紫铜的搅拌摩擦焊工艺进行了研究,通过工艺试验,对其焊缝成形、接头组织形态及其力学性能进行了分析.研究结果表明,搅拌摩擦焊接紫铜时应选用搅拌头旋转速度在400~700 r/min,焊接速度为35~60 mm/min;从显微组织角度,由于接头主要发生了动态再结晶,焊接接头没有热力影响区,而是三个区,即焊核区、热影响区、母材区.研究还发现用搅拌摩擦焊得到的铜接头出现了明显的软化现象,接头的机械性能比母材低,但比熔化焊得到的接头性能要高,其平均抗拉强度可达到母材的80%.