现代双相不锈钢焊接研究

在概述现代双相不锈钢的发展及有关焊接方面若干问题的基础上，采用有代表性的2205双相不锈钢进行MIG焊接试验，研究了热输入量对焊缝的金相组织、铁素体含量、硬度及冲击韧性的影响，以及混合保护气体（Ar30％He1％O2）对焊缝成形及性能的影响。此外还提出了采用计算机图象分析仪进行铁素体含量测定的方法。研究结果表明，2205双相不锈钢具有良好的可焊性，采用MIG焊在不同的规范下均可以获得性能优异的焊缝；混合保护气较纯氩保护时可以获得更大的熔深和更好的焊缝形状；计算机图象分析可以更迅速、精确地测定铁素体含量，且重复性好。     

SAF2205双相不锈钢焊接工艺及耐蚀性的研究

本试验以获得合理的奥氏体/铁素体两相比例为指导原则,采用6组焊接工艺参数对2205双相不锈钢板材进行对接。首先对各个焊接接头进行定量金相计算及分析,然后通过拉伸、弯曲试验选取力学性能优良的焊接接头进行腐蚀试验。焊缝的耐蚀性因其焊缝中奥氏体含量区别不大而无太大差异,腐蚀介质浓度较高时,在保护气中加入2%的氮气,试样耐蚀性较强,但3组试样的焊接接头焊缝的耐蚀性均小于母材。     

光束焦点位置对双相不锈钢光纤激光焊接焊缝成形和组织的影响

通过焊接热模拟方法和现代材料组织分析技术,研究了光束焦点位置对于双相不锈钢2205光纤激光焊接焊缝成形和组织的影响.结果表明,激光焦点位置影响了接头温度场分布,随着激光焦点下移进入工件内,焊缝上部逐渐收窄变短,焊缝内气孔数量显著下降,热影响区尺寸无显著改变.此外,光束焦点位置对双相不锈钢焊缝组织具有影响.正离焦时,焊缝中部的奥氏体含量最高;当离焦量为0mm时,焊缝金属上部、中部和下部的奥氏体分布最为均匀.     

光束焦点位置对双相不锈钢光纤激光#br# 焊接焊缝成形和组织的影响

通过焊接热模拟方法和现代材料组织分析技术，研究了光束焦点位置对于双相不锈钢2205光纤激光焊接焊缝成形和组织的影响.结果表明，激光焦点位置影响了接头温度场分布，随着激光焦点下移进入工件内，焊缝上部逐渐收窄变短，焊缝内气孔数量显著下降，热影响区尺寸无显著改变.此外，光束焦点位置对双相不锈钢焊缝组织具有影响.正离焦时，焊缝中部的奥氏体含量最高；当离焦量为0 mm时，焊缝金属上部、中部和下部的奥氏体分布最为均匀.     

变形速率对2205双相不锈钢形变诱导相变的影响

通过单道次压缩热模拟试验,研究了2205双相不锈钢在热变形过程中组织组成相奥氏体相(γ)和铁素体相(δ)所占比例的变化情况.分析得到:2205双相不锈钢在热变形过程中存在奥氏体相和铁素体相之间的相互转变,且热变形过程中发生的两相之间的相互转变也是2205双相不锈钢热变形过程中的一种动态软化机制.变形速率对2205双相不锈钢热变形过程中发生的相转变的影响规律为:变形速率很小时,δ→γ的转变占较大比重;随着变形速率的升高,γ→δ所占比例增加.     

附加补偿气体射流冲击熔池方法对不锈钢脉冲MIG高速焊的影响

为提高不锈钢焊接速度并抑制驼峰焊道及咬边缺陷,文中提出人为干预焊后熔池运动的新思路,并通过引入补偿气体射流对高温未凝固熔池进行冲击,实现对不锈钢脉冲MIG焊(熔化极惰性气体保护焊)熔池进行人为干预而达到改善焊缝成形的目的.该方法利用自制的脉冲MIG焊接熔池补偿气体射流试验平台,以304不锈钢为焊接工件,进行等线能量输入条件下不同焊接速度和不同补偿气体射流流量试验.结果表明,补偿气体射流方法可使焊接速度提高2倍以上,焊缝平直、均匀、美观,无驼峰焊道和咬边缺陷;焊缝截面分析表明,该方法对驼峰部位堆积的液态金属调节率达78.63%,使焊接过程力热效率提升达74.36%.     

双相不锈钢与微合金钢异金属焊接接头的组织及性能

采用ER2209焊丝对双相不锈钢SAF2205与微合金管线钢X65进行熔化极气体保护焊接,获得了具有良好力学性能的异种钢焊接接头.焊接接头不同区域显微组织观察和成分分析表明,微合金钢与不锈钢焊缝间存在异金属熔合区和第二类边界线,熔合区存在Ni、Cr的浓度梯度分布,且硬度高于两侧的焊缝和母材.通过宏观拉伸、缺口拉伸和低温冲击实验测试了焊接接头的力学性能,并获得了接头不同部位在1mol.L-1NaCl溶液中的极化曲线.拉伸试样断裂发生于强度相对较低的微合金钢母材.焊缝金属的缺口拉伸强度和冲击韧性均略低于双相不锈钢母材,但腐蚀电位略高于母材.微合金钢热影响区与母材力学性能相当,腐蚀电位略高于母材.     

不同充气条件下2205双相不锈钢在NaCl溶液中的腐蚀行为

采用动电位极化、电化学阻抗、循环伏安法和扫描电子显微镜,研究了不同充气条件对2205双相不锈钢在NaCl溶液中腐蚀行为的影响。结果表明:充气对2205双相不锈钢在NaCl溶液中的腐蚀行为产生了明显的影响,其中充N_2和O_2降低了2205双相不锈钢在NaCl溶液中的腐蚀电流密度,充CO_2使腐蚀电流密度增大,三种气体都对2205双相不锈钢在NaCl溶液中的点蚀具有抑制作用;随温度升高和NaCl溶液浓度的增加,2205双相不锈钢在NaCl溶液中的腐蚀加剧,点蚀电位降低;2205双相不锈钢在NaCl溶液中的临界点蚀温度在40℃~45℃之间。     

不同Al质量分数的铸造304不锈钢组织和性能

通过中频无芯感应炉,在无保护气氛的大气中熔炼铸造制备Al质量分数为0%、1.5%、2%、3%的304不锈钢,并对其进行1 050℃,保温45min的固溶处理,利用X射线衍射仪、光学显微镜、电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)、拉伸试验和腐蚀试验,研究不同Al质量分数304不锈钢的组织和性能.结果表明:304不锈钢中加入Al元素后合金的组织由奥氏体+少量的骨骼状的δ铁素体逐渐转变为奥氏体+铁素体双相组织,当含Al质量分数为3.0%时,304不锈钢的基体组织转变为铁素体和在铁素体晶界上分布着的少量奥氏体.固溶态高铝304不锈钢的性能优于铸态性能,含Al质量分数1.5%的固溶态304不锈钢具有最优的力学性能和耐腐蚀性能,与未加铝的304相比,各种性能均得到较大提高.     

旋转磁场对激光焊缝金属显微组织的影响

研究了旋转磁场对激光焊304不锈钢、Al-12Si合金焊缝金属显微组织,以及304不锈钢与Al-12Si合金连接缺陷的影响．研究结果表明：旋转磁场能有效地对激光焊熔池中液态304不锈钢、A1：12Si合金进行搅拌,抑制柱状晶的产生,细化焊缝金属晶粒．磁场的旋转速率越高,对液态的电磁搅拌作用越强,焊缝金属的晶粒越细小、Al-12Si合金共晶组织越均匀．旋转磁场能消除304不锈钢与Al-12Si合金激光焊焊缝金属中的缺陷,提高304不锈钢与Al-12Si合金焊接接头的性能．     

不锈钢水下激光焊接焊缝成形与力学性能

摘要： 采用水下局部干法激光焊接技术对1 mm厚SUS304不锈钢进行了焊接试验,重点分析了水深及保护气体流量对焊缝成形与力学性能的影响.实验结果表明：通过适当的水深与保护气体流量匹配,可以获得成形良好、剪切拉伸强度与母材相当的焊缝.在水深一定时,随着气体流量的增加,焊缝熔宽变宽,熔深变浅,深宽比减小.在气体流量一定时,随着水深的增加,焊缝熔深和熔宽也表现出类似的变化规律.与普通激光焊接相比,水下激光焊接改变了焊缝的散热方向以及散热速度,因此同一焊接工艺参数下,水下激光焊接的熔深变浅,熔宽变宽.
关键词： 水下焊接; 激光焊; 奥氏体不锈钢; 焊缝成形; 力学性能
中图分类号： TG 456.7文献标志码： A     

2205不锈钢焊接接头疲劳裂纹扩展试验及分析

采用IGTB逆变式CO2气体保护焊对2205双相不锈钢进行焊接,形成焊接接头;并根据标准GB6398-2000对接头进行疲劳裂纹扩展试验.通过疲劳裂纹扩展速率测试,利用Matlab软件和Paris线性回归方程分析数据,得到对接接头上焊缝区、热影响区和母材区的疲劳裂纹扩展速率lg(da/d N)-lgΔK曲线.结果显示,给定的应力比工作条件下,疲劳裂纹在对接接头各区域的扩展速率差别较大,热影响区的扩展速率较快,母材次之,焊缝金属最慢.并利用SEM方法观察了疲劳断口,分析了产生疲劳裂纹扩展速率不同的原因.     

Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢的空蚀行为

利用磁致伸缩空蚀试验机对Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢在蒸馏水和人工海水中进行了空蚀实验,并采用扫描电镜跟踪观察了经不同时间段空蚀后试样的形貌.通过测量失重绘制了材料的累积失重量和失重率曲线.经电化学工作站测量了材料在静态与空蚀条件下的极化曲线和腐蚀电位变化.对比分析了Cr32Ni7Mo3N与SAF2205双相不锈钢在人工海水的抗空蚀能力.结果表明:Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢空蚀破坏首先在铁素体薄弱区以及铁素体和奥氏体相界发生,并向铁素体内扩展,铁素体发生解离断裂脱落;奥氏体随着空蚀的进行,滑移线增多,显微硬度值增加,且人工海水中奥氏体显微硬度值比在蒸馏水中的高;铁素体大面积破坏后,奥氏体才失稳产生延性断裂脱落,奥氏体的存在延缓了破坏在整个材料表面上的扩展.空蚀与腐蚀交互影响导致材料在人工海水中加速破坏.Cr32Ni7Mo3N特级双相不锈钢在人工海水中的抗空蚀能力优于SAF2205双相不锈钢.     

耦合电弧对AA-TIG焊接熔深的影响

为提高活性TIG焊活性剂的涂敷效率,实验一种新型的活性TIG焊工艺电弧辅助活性TIG焊,简称AA-TIG焊.以SUS304不锈钢作为母材,采用耦合电弧进行AA-TIG焊,研究焊接电流、焊接速度、钨极夹角、CO2气体含量等主要工艺参数对焊缝熔深、熔宽的影响.结果表明:相同的焊接工艺参数下,耦合电弧AA-TIG焊缝熔深达到传统TIG焊熔深的2.86倍,同时焊缝熔宽明显收缩.采用耦合电弧AA-TIG焊可不开坡口一次焊透8 mm厚不锈钢板,焊接效率明显提高.辅助电弧和正常TIG焊工艺参数都对耦合电弧AA-TIG焊焊缝熔深、熔宽有一定影响,其中辅助电弧CO2含量以及2电弧钨极夹角对焊缝成形影响较大.     

双相钢不锈钢药芯焊丝堆焊试验

双相不锈钢在室温下固溶体中奥氏体和铁素体约各占半且兼有两相组织特征。它保留了铁素体不锈钢导热系数大、线膨胀系数小、耐点蚀,缝蚀及氯化物应力腐蚀性能的特点;又具备奥氏体钢不锈钢韧性好、脆性转变温度较低、抗晶间腐蚀、力学性能和焊接性能好的优点,双相不锈钢堆焊层的力学性能和耐蚀性取决于接头能否保持适当的相比例,正确选用焊接材料、严格控制焊接热输入量以及制定合理的焊接工艺是是双相不锈钢焊接的关键,本文进行了双相不锈钢药芯焊丝堆焊工艺试验、焊接工艺评定及产品的施焊,各项技术指标均满足要求,证明所选用的焊接方法、焊接材料、焊接工艺规范正确合理。     

氧化铈对FAB法埋弧焊缝组织与性能的影响

实验研究了CeO_2对FAB(焊剂石棉衬垫单面焊)法埋弧焊D32船用高强钢焊缝金属组织及性能的影响.结果表明:在焊接电弧作用下,CeO_2使焊缝金属增氧,Mn和Si含量降低;CeO_2能细化FAB埋弧焊焊缝金属中夹杂物,促进直径小于2.0μm铈的氧硫复合物形成,并诱导大量针状铁素体形成;合金粉中加入CeO_2后,焊缝金属显微组织主要为针状铁素体、少量先共析铁素体与侧板条铁素体;合金粉中CeO_2质量分数不超过3%时,焊缝金属的屈服强度、抗拉强度、V型缺口冲击值随CeO_2质量分数增加而增加,当达到5%时,焊缝金属的屈服强度、抗拉强度和V型缺口冲击值有所下降.焊缝金属中CeS,Ce_2S_3和Ce_2O_2S复合夹杂物诱导针状铁素体的形核机理是它们与针状铁素体的错配小,符合最小错配度形核机理.     

服役TP304H炉管的焊接性性能

通过对服役2×104、3×104 h的TP304H奥氏体不锈钢炉管进行金相组织和扫描电镜观察,结果表明晶界处随服役时间的增加而逐渐聚集碳化物析出相,炉管变脆,但仍然具有可焊性.使用药芯焊丝TIG焊打底,在打底焊过程中观察不同焊接参数下的焊缝成形质量以确定合适的焊接参数.对焊接接头进行力学性能分析,结果表明:使用自保护焊丝打底的焊接接头与传统背面充氩气实芯焊丝打底的焊接接头相比,性能有所改善,可以满足生产要求.     

热轧双相钢焊接性能研究

本文采用热模拟技术,对热轧双相钢的二氧化碳气体保护焊焊接性能进行了研究。结果发现,热轧双相钢焊接热影响区在热循环峰值温度为600℃左右处发生软化,其原因与马氏体高温回火使内应力释放及铁素体软化有关,但其抗拉强度仍大于600 MPa,本文初步证明了热轧双相钢CO_2气体保护焊的可行性。     

熔化极氩弧焊焊接工艺研究

通过304不锈钢熔化极氩弧焊的工艺试验来研究不同的焊接参数对焊缝成形的影响,确定焊接奥氏体不锈钢中厚板时的合理焊接工艺参数.     

分离电弧AA-TIG焊焊缝组织及性能

分离电弧AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding)是一种新型高效的焊接方法,该方法利用辅助电弧在待焊焊道表面预熔生成一道氧化层,再进行普通TIG焊,可显著增加焊缝熔深.通过改变辅助电弧中活性混合气体O2的含量,研究焊缝组织及性能与O2引入量的关系.结果表明:焊缝组织为奥氏体及少量的铁素体,铁素体中还析出了σ相.焊缝的抗拉强度与母材相近.当O2引入量超过2L.min-1时,焊缝的低温冲击韧性降低较多,这与焊缝中铁素体增多,析出的σ相增加以及形成氧化物夹渣有关.