氢对焊接冷裂纹形成的作用

本文以实例说明了氢对冷裂纹形成的影响，并从“氢”的方面提出了防止和减少焊接冷裂纹的措施。     

夹杂物及硼对低合金高强钢焊接冷裂纹敏感性的研究

本研究工作采用卧式对接插销试验和定载荷氢脆试验对低合金高强钢焊接冷裂纹敏感性进行了探讨,从试验的结果可以认为: 钢中的夹杂物可以作为氢的陷井,吸取更多的氢,因而降低了氢在晶界和局部的集积。所以,在本试验范围内,钢中的夹杂物越多,冷裂纹敏感性将得到改善。含硼的钢,由于增加钢的淬硬性,因此提高了冷裂纹的敏感性。此外硼还能促使氢在晶界集积,造成晶界脆弱。由上所述,使晶內存在适量的夹杂物和尽可能降低钢中的含硼量,可以作为改善冷裂敏感性的重要手段。     

Cr30Ni10型焊条焊接中高碳钢冷裂纹行为特征

本文通过CTS试验及插销试验,研究了Cr30Ni10型焊条焊接中,高碳钠的冷裂纹行为。试验结果表明,Cr30Ni10型焊条焊接中、高碳钢有较高的抗裂性能,其冷裂纹行为是:淬硬组织起主要作用,体现不出氢的影响。文中提出的氢的扩散行为模型及熔合区中的富奥氏体带解释了氢体现不出影响的原因。该模型也适应于其它奥氏体焊缝。所得结论,为Cr30Ni10型焊条在中、高碳钢的焊接生产中推广应用提供了一定的理论依据。     

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。     

65Mn—Q235异种钢的焊接性

本文分析了65Mn-Q235异种钢焊接接头的特点及造成延迟裂纹的主要原因,为保证构件的使用性能,防止与减少氢致延迟裂纹,采用E4315低氢型焊条,焊前预热(温度低于Ms线),焊后缓冷,严格控制扩散氢含量的工艺措施.     

焊接氢致延迟裂纹的研究

本文采用焊接热模拟高温充氢试样和实际焊接接头试样进行弯曲试验,并用电视录像方法观察和拍摄了氢致延迟裂纹的动态过程,定量地评定了不同材料、不同扩散氢含量和应变量对氢致裂纹敏感性的影响,研究了试样厚度对裂纹形成和扩展的影响。试验结果表明:①焊接热模拟高温充氢试样的弯曲试验方法可以定量评定含氢量和应变量对氢致裂纹敏感性的影响;②厚度为3mm 和5mm 的弯曲试样,裂纹首先在试样内部形核,内部裂纹的扩展领先于表面塑性变形区,所以厚试样的表面塑性变形区并非是氢致裂纹亚临界扩展过程中裂纹前端的塑性区,因而仅从厚试样的表面现象研究裂纹的动态过程是不适宜的。厚度为2mm 的试样表面先裂,裂纹在试样表面裂得快,可以用它来观察氢致裂纹的动态过程;③对试样断口进行了扫描电镜观察,发现随着试样含氢量的增加,IG 增加,QC 的塑性变形痕迹减小,韧窝变细。     

热处理作用下碳钢氢腐蚀裂纹愈合规律

对含氢腐蚀裂纹的碳钢进行再热处理后,SEM观察表明,氢蚀裂发生了不同程度的愈合,实验结果表明：长度约为10μm的碳钢氢蚀裂纹完全愈合的热处理条件下是从室温到1000℃热循环5次,共10h,氢蚀裂纹的愈合机制是热扩散,发生氢蚀裂纹愈合的动力是氢蚀气泡或裂纹长大导致的塑性变 能E8。在铁、碳和氢原子扩散都足够快的情况下,氢蚀裂纹愈合的条件是E8大于裂纹愈合所必须克服的表面张力能。     

低压余热锅炉制造中汽泡环焊缝热裂纹探讨

一般情况下按焊接裂纹产生的温度和时间分为热裂纹、冷裂纹（延迟裂纹）和再热裂纹等,在承压类特种设备制造中产生的裂纹主要是热裂纹、冷裂纹。控制焊缝中S、P、C等含量,选择合适的焊接工艺、降低焊接结构刚性减少焊接残余应力是提高焊缝的抗裂性、减少热裂纹的有效措施。在锅炉焊接生产中,选择合适的焊丝、焊剂或焊条,有效控制其S、P、C含量,选择合适的焊接工艺和结构,减少焊接残余应力是减少焊缝纵向裂纹的有效措施。     

装甲钢插销法焊接冷裂纹的断裂机理的试验研究

本文用金相、扫描电镜等方法,在HZG—1S和HIG—3两种不同渣系类型的奥氏体焊条焊接装甲钢插销冷裂纹试验基础上,分析了断口形貌特征与接头组织性能之间的对应关系,讨论了异种钢接头成分过渡区的组织性能特点以及氢对插销试件冷裂纹的影响。重点研究了插销试件的断裂机理,为进一步探讨两种焊条的抗裂性及生产应用提供了可靠的试验和理论依据。     

药芯焊丝焊缝金属冷裂敏感性研究

用Ｇ－ＢＯＰ实验对药芯焊丝焊缝金属抗冷裂纹能力进行了研究，探讨了其机理，并提出了新的设想。对三种类型—碱性、酸性和金属型共２７种药芯焊丝焊缝金属的硬度、预热温度、扩散氢量、线能量、化学成份和微观结构等进行了测定，用回归分析法得到了焊缝金属裂纹率和诸因素之间的函数关系式。得出随药芯焊丝强度等级增加，硬度和碳当量增加，当碳当量Ｅ＿ｗ＞０．４时，焊缝金属裂纹率可达１００％；碱性药芯焊丝焊缝对裂纹敏感性要比酸性和金属型低；降低焊缝中的氢含量，可有效地降低裂纹敏感性．     

Three-dimensional molecular dynamics simulation of hydrogen-enhanced dislocation emission and crack propagation

A three-dimensional molecular dynamics simulation using the embedded atom method (EAM) potentials shows that for both pure Ni and Ni+H, dislocations are firstly emitted during loading and the crack propagates after enough disloca tions are emitted. In the case of hydrogen embrittlement, local plastic deformat ion is a precondition for crack propagation. For the crack along the (1 11) slip pla ne, one atom fraction in percent of hydrogen can decrease the critical stress in tensity for dislocation emission KIe from 0.42 to 0.36 MPam 1/2, and that for crack propagation KIp from 0.80 to 0.76 MPam1/2. Therefore, hydrogen enhances dislocation emission and crack pro pagation.     

氢原子渗透对管线钢微裂纹扩展的影响研究

管线钢在发生氢致开裂过程中,氢原子通过吸附、渗透等方式进入金属并聚集在微裂纹和微孔中,并与缺陷产生相互作用,对钢材的力学性能产生极大影响。为研究氢原子渗透对管线钢裂纹开裂行为的影响,采用分子动力学方法,首先建立含缺陷的铁素体型管线钢的铁素体-渗碳体微观片层结构,随后研究在单轴拉伸载荷作用下,处于300 K温度下不同氢原子浓度对铁素体-渗碳体层间裂纹扩展的影响,获取其力学性能曲线,并观察微观结构不同受载阶段的演化特征。结果显示,随着氢原子浓度的增加,铁素体-渗碳体片层结构的峰值应力将随之减小,且氢浓度越高,峰值应力降低幅度越大。氢原子的引入仅仅会改变裂纹扩展的速度,而不会对裂纹扩展方向产生变化。模型进入塑性应变时,大量位错及相变集中在裂纹右侧,从而阻碍右侧裂纹开裂,并且氢原子的引入也会阻碍FCC相和HCP相向BCC相的转变。研究可为深入探索管线钢氢致开裂行为的微观演化机理提供理论参考。     

氢蚀程度对钢疲劳断裂性能的影响

研究了国产钢经不同温度和时间氢暴露后的力学性能、疲劳性能和断裂韧性，用扫描电镜证实了氢蚀后断裂机制发生了变化。研究表明：随氢蚀程度增加，２０Ｇ钢抗拉强度和塑性降低明显，ＣｒＭｏ钢抗拉强度略有降低，塑性变化不大。氢蚀使２０Ｇ钢的门槛值有一个最小值，而断裂韧性随氢蚀程度升高而降低，在氢蚀程度较低时，断裂韧性下降程度大；在氢蚀程度较高时，断裂韧性下降程度变缓。碳钢的疲劳性能变化是由于材料损伤作用和氢蚀造     

Molecular Dynamics Simulation and Experimental Proof of Hydrogen-enhanced Dislocation Emission in Nickel

A quasi three dimensions molecular dynamic method was used to simulate the effect of hydrogen on dislocation emission and crack propagation in nickel. In situ observation in a transmission electron microscope (TEM) was used to confirm the simulation results. The simulation result indicated that hydrogen solubilized in nickel decreased the critical stress intensity for the dislocation emission, i.e., hydrogen enhanced dislocation emission. In situ observation in TEM showed that hydrogen enhanced dislocation emission and motion before the initiation of hydrogen-induced crack.     

金属内氢扩散过程的边界元分析

本文采用边界元素法。对金属内氢的扩散过程进行了分析与计算,给出了裂尖附近氢的聚集过程及氢浓度分布随时间变化的定量关系,结果表明,裂尖塑性区内氢浓度随扩散时间的增加而升高,在一定时间范围内,裂纹前缘氢浓度会出现多峰值现象,随着时间推移,塑性区内会出现氢的高度浓集,这是导致金属材料氢脆破坏的根源所在。文中还与有关的试验现象和结果进行了比较与讨论。进一步探讨了金属的氢脆裂纹扩展机制。     

Effect of hydrogen on the stress corrosion cracking behavior of X80 pipeline steel in Ku'erle soil simulated solution

Hydrogen was a key factor resulting in stress corrosion cracking (SCC) of X80 pipeline steel in Ku'erle soil simulated solution. In this article, the effect of hydrogen on the SCC susceptibility of X80 steel was investigated further by slow strain rate tensile test, the surface fractures were observed using scanning electron microscopy (SEM), and the fracture mechanism of SCC was discussed. The results indicate that hydrogen increases the SCC susceptibility. The SEM micrographs of hydrogen precharged samples presents a brittle quasi-cleavage feature, and pits facilitate the transgranular crack initiation. In the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) measurement, the decreased polarization resistance and the pitting resistance of samples with hydrogen indicate that hydrogen increases the dissolution rate and deteriorates the pitting corrosion resistance. The potentiodynamic polarization curves present that hydrogen also accelerates the dissolution rate of the crack tip.     

氢致Ⅱ型裂纹扩展的位错理论

本文利用位错理论研究了Ⅱ型裂纹前方的位错塞积群和其附近形成的氢气团。并首次将氢气团看作弹性夹杂，采用合理的近似，求得了夹杂的本征应变和应力场，研究了氢气团与塞积群的交互作用，求得了塞积群的位错密度和应力强度固子，讨论了氢致开裂的物理过程和裂纹扩展速率。结果指出，氢气团促进裂纹尖端位错源开动，促进滞后塑性变形发生，提高塞积群顶端的位错密度和应力强度因子，促进该处微裂纹的形成和扩展。     

氢致脆化区开裂模型应用于计算门楹值应力强度因子

依据氢进入裂纹尖端区促进局部塑性流动的认识，本建议并发展了一个氢致脆化区开裂模型。首次推导出了确定氢致裂纹扩展门楹值应力强度因子以及环境氢压与门楹值应力强度因子关系的理论公式，定性和定量的分析相符于ＡＩＳＩ４３４０超高强钢的实验结果。     

高压氢气对金属材料断裂韧性的影响

基于应力诱导氢扩散理论、氢致键合力降低理论和线弹性断裂力学理论,提出了一个描述氢气对金属断裂韧性影响的数学模型,用于定量预测金属在氢气中的断裂韧性.结果表明,当已知金属在低压氢气中的断裂韧性时,利用所提出的模型可以外推出金属在高压氢气中的断裂韧性,从而避免了在高压氢气中测量金属断裂韧性所带来的危险性.同时,利用文献报道的几种金属材料在不同氢气压力下的断裂韧性试验值对模型进行验证发现,所建立的模型对预测金属在氢气中的断裂韧性具有较好的有效性.