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.     

拘束应力对15MnMoVNRE钢焊接HAZ的相变和断裂韧性的影响

采用焊接热模拟和断裂韧性COD技术,研究了拘束应力对15MnMoVNRE钢焊接热影响区(HAZ)的相交及COD的影响。结果表明,拘束应力促进了相变的进行并使断裂韧性提高。     

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.     

14MnSiNbRE压力容器钢HAZ的低温韧性

对一种新的-40—-50℃下使用的低温乙烯球罐用钢14MnSiNbRE的手工电弧焊和热模拟试样,采用电算示波冲击试验,测定了HAZ在不同温度下的临界裂纹张开位移COD和-40℃时的扩展阻力曲线,将冲击功分解成裂纹萌生功和裂纹扩展功,用回归分析法推断出断裂韧性COD和冲击功中的裂纹扩展功部分在物理意义上有良好的相关性,并初步探讨了焊接与热模拟对钢韧性的不同影响。     

关于特殊材料(14MnMoV)的焊接

14MnMoV是低合金高强度钢,其屈服强度为σs≥490MPa级钢,特点为焊接热输入越大,晶粒涨大趋势越明显,涨大程度越严重。在HAZ粗晶区不存在软化问题,接头拉伸试验断在远离热影响区的母材上。     

P460NL1钢的焊接热影响区粗晶区组织和性能

利用焊接热模拟手段和冲击实验方法研究了国产新型低合金高强钢P460NL1焊接热影响区(HAZ)粗晶区的组织和性能在连续冷却转变过程中的变化,发现随着800℃到500℃冷却时间(t8/5)的增加,该区的组织、性能都随之而发生变化,当t8/520s,t8/5<60s时,热影响区粗晶区组织为羽毛状上贝氏体、铁素体,其性能逐渐变坏·因而在实际生产中建议严格限制使用大的焊接线能量,以确保焊接热影响区的机械性能·     

预热条件下双面搅拌摩擦焊接厚规格管线钢接头的组织与韧性

熔焊伴随的高热输入极易引起热影响区（Heat Affected Zone, HAZ）组织的粗化和脆化,尤其是在临界粗晶热影响区（Inter-critically Coarse-grained HAZ, ICCGHAZ）,严重削弱接头韧性。本研究中,在预热条件下对11 mm厚的管线钢板进行双面搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding, FSW）,并与双面熔化极气保护焊接（Gas Metal Arc Welding, GMAW）接头进行比较,系统地研究了焊接接头中各亚区组织与韧性之间的关系。与GMAW接头相比,FSW接头ICCGHAZ韧性显著改善。通常,由于高的峰值温度和变形抗力,FSW管线钢接头焊核区（Nugget Zone, NZ）组织比较粗大。然而,在本研究中,第一道次NZ（NZ1）在进行第二道次FSW时被重新加热,由于发生铁素体静态再结晶,NZ1组织明显细化。在整个FSW接头中,NZ韧性最佳,达到母材的112%。这归因于NZ1中细小的铁素体晶粒可以有效阻碍裂纹的萌生和偏转。     

用插销法评定12Ni3 CrMoV钢中硼对焊接冷裂纹的影响

本文采用插销法实测了AK-25钢(苏联产,不含硼)和四种不同含硼量的12Ni3CrMoV钢(国产)手工电弧焊的插销临界拘束应力,用金相法分析了插销HAZ粗晶区的显微组织,并测定了HAZ粗晶区的维氏硬度,用扫描电镜作了插销断口的形貌分析.研究得出12Ni3CrMoV钢中合适量的硼(B％≤0.002％),可提高钢材抗焊接冷裂纹能力的结论。     

热输入对445J2超纯铁素体不锈钢焊接接头显微组织和力学性能的影响

研究了不同热输入445J2超纯铁素体不锈钢TIG焊焊接工艺。设计三组热输入分别为低热输入(1.67J/mm),中热输入(1.75J/mm)和高热输入(1.95J/mm),系统地分析了接头组织和力学性能。结果表明:接头焊缝均由中心等轴晶和外围柱状晶组成,HAZ均为粗化的等轴晶;低热输入接头的静载拉伸强度最高;拉伸试样断裂位置均位于接头柱状晶区;随着热输入的增大,拉伸断裂机理由韧窝断裂向准解理转变;对弥散分布的第二相SEM和EDS分析,其成分为Ti或Nb的氮化物,有利于焊缝中心柱状晶向等轴晶的转变。     

X60级输油(气)管线钢环焊接头的断裂韧性

本文对两种X60级输油(气)管线钢环焊接头在系列温度下的断裂韧性(COD)进行了试验研究,对影响断裂韧性的显微组织因素进行了分析讨论,对用COD值来评定管线钢及其焊接接头的韧脆转化能力进行了探讨。     

SM490B 钢焊接接头低温断裂韧性实验研究

用多试样法则测定了ＳＭ４９０Ｂ钢焊接接头,在－２０℃及－４０℃下焊缝金属、母材、及热影响区以ＣＯＤ表示的裂纹扩展阻力曲线,得到了该焊接接头的表观开裂ＣＯＤ（δｉ）,条件开裂ＣＯＤ（δ０．０５）,为使用者提供了断裂韧性数据。     

AZ31B镁合金TIG和MIG焊接接头组织性能比较分析

研究了AZ31B镁合金钨极氩弧焊(TIG)和熔化极氩弧焊(MIG)焊接接头组织及性能。在厚度为8.0 mm的AZ31B镁合金板材上分别进行了填丝TIG和MIG两种焊接试验,分析了AZ31B镁合金两种焊接工艺以及接头焊缝的微观组织和显微硬度。试验结果表明,填丝TIG焊缝成形良好;MIG焊接时有飞溅现象,焊缝成形不及TIG均匀。TIG和MIG焊接接头的相组成与母材的相组成一致。MIG焊接热影响区HAZ的晶内析出相弥散分布,焊缝区晶界析出相连续分布;而且MIG焊接接头的显微硬度值较TIG焊接时要高,焊接接头的力学性能有所提高。     

石化装置9Cr1Mo钢炉管焊接接头的回火脆性

利用热模拟、“阶冷”和等温脆化等试验方法,对９Ｃｒ１Ｍｏ钢炉管焊接接头粗晶区的回火脆性进行了研究。试验结果表明,ＳＲ处理时,９Ｃｒ１Ｍｏ钢炉管焊接接头粗晶区对回火脆性敏感,其敏感温度范围为４５０～５５０℃,但当炉管在高温下长期工作时对回火脆性不敏感。炉管不预热焊接时粗晶区的韧性优于预热２００℃时的韧性。试验还证明,工作应力对粗晶区回火脆性的影响不大。     

焊接接头强度不等组配试样的三点弯曲试验

利用模拟焊接接头试样三点弯曲试验的方式,就焊接接头强度组配对其断裂性能的影响进行了研究,结果发现：焊接接头强度组配的不同对其断裂韧性和裂纹扩展驱动力都有不同程度的影响．     

Al-12.7Si-0.7Mg合金交流TIG焊接头组织与性能

采用进口ER4043和ER4047作为填充焊丝对Al-12.7Si-0.7Mg合金热挤压板材实施交流TIG直缝对焊.利用金相观察、显微硬度测定及拉伸性能测试等方法研究了焊接接头的显微组织与力学性能.结果表明:在所选的焊接工艺参数条件下,交流TIG焊可以获得焊缝质量良好的焊接接头;焊缝区(WZ)是明显的熔融金属激冷形成的铸态组织,热影响区(HAZ)Si颗粒有聚集长大的趋势;接头显微硬度分布显示硬度在焊缝区达到最高,在熔合区急剧下降,在热影响区达到最低.两种焊丝焊接接头抗拉强度都达到基材的90%以上.     

6061-T4铝合金搅拌摩擦焊T型接头拉伸断裂实验研究

针对6061-T4铝合金搅拌摩擦焊T型接头力学性能开展了实验研究,首先通过显微观测分析了T型接头的缺陷特征,随后进行了沿蒙皮板方向和沿支撑板方向的宏观拉伸实验,利用数字图像相关(DIC)方法研究了接头的拉伸断裂行为.实验结果表明,焊接接头中均存在弱连接缺陷,且弱连接缺陷是导致接头沿筋板断裂的主要原因.沿蒙皮板方向拉伸时,接头的强度受焊接参数的影响不大,且其断裂主要是由热影响区(HAZ)材料软化且两侧材料强度差异较大所引起;沿支撑板方向拉伸时,试件首先在弱连接缺陷处萌生裂纹,裂纹在载荷作用下沿弱连接所在的方向扩展,并在试件另一侧靠近筋板处产生明显的应力集中区域,最终试件发生剪切断裂失效.此外,接头沿筋板方向抗拉强度随焊接转速的增加有增大趋势.     

低合金钢焊接接头扩散氢的局部聚集规律

采用显微镜下录象测氢法，研究了４种不同预处理状态下的低合金钢焊接接头扩散氢局部聚集的规律，发现在熔合区和粗晶区与细晶区交界处，呈扩散氢随时间变化的负指数、对数正态和正态三种曲线形态。研究结果表明，焊接接头不均匀的组织分布，引起氢扩散系数的变化是造成扩散氢聚集规律变化的主要原因，这对于焊接工程中防止冷裂纹产生，以及进一步探讨氢致裂纹的形成机理，提供了实验与理论依据。     

A105钢振动焊接接头的断裂韧度分析

采用阀门用钢A105为试验材料,机械振动焊接与常规埋弧自动焊相结合的对比试验方法,通过残余应力的测试结果可见,振动焊接消除了熔合线附近的应力峰,应力幅值低、分布平缓.从断裂力学的角度分析机械振动对焊接接头韧度的影响,结果表明:焊缝的断裂韧度明显大于热影响区(HAZ);振动焊接工艺下焊缝和HAZ的CTOD(Crack tip opening displacement)值明显高于常规焊接下焊缝和HAZ的CTOD值;且振动焊接使得焊接接头的各部分之间断裂韧度的差别明显缩小,断裂韧度更趋均匀化.经断口的扫描电镜观察可知:振动焊接下焊缝的韧窝密度明显大于常规焊接下焊缝的韧窝密度,且HAZ为整个焊接接头的薄弱环节.     

不同晶粒尺寸C-Mn钢低温韧性的研究

对不同晶粒尺寸C-Mn钢低温缺口及裂纹断裂韧性进行了研究。结果发现:在-196～-30℃范围内,细晶钢的缺口断裂韧性显著高于粗晶钢;而在-110℃时粗晶钢裂纹断裂韧性接近或反而高于细晶钢,前者的平均值明显高于后者。粗晶钢最低韧性试样启裂点距预裂纹的距离小于细晶钢而韧性却高于细晶钢,从而否定了粗晶裂纹断裂韧性商是由于其具有大的特征距离(RKR模型)的观点。在缺口试样中细晶钢的σ_f~*/σ_(?)高于粗晶钢,而在裂纹试样中,细晶的σ_f~*/σ_(?)接近戏反而低于粗晶,这是粗、细晶粒钢缺口及裂纹断裂韧性变化不一致的主要原因,也说明σ_f~*/σ_(?)是一个有价值的韧性参量。     

HRB500E高强度抗震钢筋焊接性能

国内某厂通过铌微合金化和控冷工艺开发试制HRB500E高强度抗震钢筋,采用金相显微镜、维氏硬度计、闪光焊接、疲劳试验机及力学性能测试,对HRB500E钢筋焊接样力学性能、HV5硬度、金相显微组织、焊接接头强度及疲劳强度进行了试验研究。结果表明:焊接前后焊件和母材强度变化小于5 MPa,强度变化不大,焊件拉伸断口远离焊缝,为延性断口,焊接性能良好;在焊接热循环作用下,焊接接头焊缝、热影响粗晶区、热影响细晶区的表层和芯部经历奥氏体化后再结晶,其组织和硬度变化不大;混晶区至母材表层和芯部则经历不完全奥氏体化后的再结晶,母材芯部组织为F+P+B、表层组织为S,表层硬度HV5高于芯部硬度30 HV5,其组织和硬度变化较大;焊接接头的抗拉断负荷从焊缝到混晶区逐渐减小,焊缝和热影响粗晶区的抗拉断负荷比母材的高;采用国际焊接学会推荐的FAT75疲劳设计曲线对钢筋焊接接头疲劳强度设计是安全的。