桥梁钢结构复合钢板焊接技术

某桥梁项目采用Q370qD+316L制作顶板桥面板,通过分析Q370qD+316L复合钢板的化学成分和焊接性能,选择焊接材料,采用CO_2气体保护焊方法进行焊接工艺评定试验。试验结果表明:Q370qD+316L复合钢板采用CO_2气体保护焊是可行的﹐其焊接接头具有良好的韧性、塑性和强度,且均满足项目要求。这为Q370qD+316L复合钢板在铁路钢桥钢结构应用中提供了合理的焊接工艺参数,也为后续桥梁复合钢板的焊接提供了制作经验。     

服役温度对TA2/Q235爆炸复合板剪切强度的影响

通过热处理模拟TA2/Q235爆炸复合板服役过程,揭示服役条件对复合板组织及剪切性能的影响规律,探讨剪切损伤机理,明确TA2/Q235服役温度范围。结果表明:服役温度大于200 ℃时,服役温度越高或服役时间越长,TA2/Q235爆炸焊接复合板剪切强度越低;TA2/Q235爆炸焊接复合板高温服役时结合强度降低的主要原因是界面结合区组织的二次再结晶及金属间化合物的进一步长大;TA2/Q235爆炸焊接复合板适合在500 ℃以下长时间服役,500~600 ℃服役时间不能超过7天,若提高该材料服役温度到500 ℃以上,必须严格限制复合板结合界面金属间化合物的形成。     

爆炸复合板的热处理

一、爆炸复合板的形变和应力爆炸复合是将两种金属焊接在一起的新工艺。爆炸复合后,在粘结界面两侧有一薄层形变区。如果爆炸工艺控制不当,会形成多量的形变流线(图1),而且界面两侧的硬度相应提高,复合板的综合性能反而降低。粘结界面上的形变流线是应力最集中的区域。以超低碳不锈钢316L和16Mn爆炸复合为例。在粘结面两侧进行X射线衍射,将测定结果绘成应力分布曲线(图2)。从图     

爆炸焊接TA2/316L复合板界面的微观分析

采用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计，对爆炸焊接316L／TA2复合板结合界面的显微组织，成分和显微硬度进行了研究。结果表明，界面呈波状；316L与TA2结合界面之间有一层约为5μm的熔化层：波尾处存在漩涡状熔化块，熔化块内有微裂纹和气孔；界面附近的基体组织产生了剧烈的塑性变形；钛一侧存在绝热剪切带；界面附近的原子存在扩散现象；界面区的显微硬度有显著的提高。     

退火温度对TA2/Q235爆炸复合板组织性能的影响

对TA2/Q235爆炸焊接复合板在500～600℃进行了退火处理,分析了退火温度对TA2纯钛晶粒尺寸及复合板显微硬度的影响规律。结果表明:TA2/Q235爆炸焊接复合板在500～600℃退火时,TA2纯钛晶粒尺寸先增大后减小再增大,575℃退火可获得细小均匀的组织; TA2纯钛显微硬度先减小再增大再减小,575℃退火时TA2纯钛显微硬度最高;综合考虑退火温度对TA2纯钛晶粒尺寸和力学性能的影响规律,TA2/Q235爆炸焊接复合板在575℃下退火较合理。     

5A05铝合金-917低磁钢爆炸焊复合板的MIG/MAG焊试验

通过对异种金属5A05铝-917低磁钢爆炸焊复合金属板MIG/MAG焊焊接工艺试验和力学性能试验,解决了我国某新型舰船生产中因焊接热循环及焊接热应力对复合面强度影响的关键问题,研发了适合5A05铝-917低磁钢爆炸焊复合板的焊接工艺,在该工艺条件下其结合面强度能够满足标准要求,可用于指导产品生产建造中的焊接施工.     

Al0.1CoCrFeNi高熵合金/TA2钛复合板爆炸焊接试验及性能测试

高熵合金是一种新兴的多主元合金,具有作为结构材料的潜力,但对高熵合金焊接工艺的研究还很有限. 通过爆炸焊接实现了Al_0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛的复合连接,并研究了Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板的微观结构和力学性能. 结果表明,Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板具有不连续熔化区的波状结合界面,熔化区中呈现多元素混合状态,并且具有较均匀的元素分布. 熔化区的硬度大于界面附近的硬度,并且硬度随着离界面距离的增加逐渐降低,但仍高于原始材料. 相对于焊接前的Al_0.1CoCrFeNi高熵合金的强度(398 MPa),爆炸焊接后的Al_0.1CoCrFeNi/TA2复合板强度明显提高(567 MPa),但断后伸长率降低. 说明爆炸焊接可以有效的将Al_0.1CoCrFeNi高熵合金与TA2工业纯钛相结合,而形成的复合板具有良好的力学性能.     

压力容器不锈钢复合板焊接工艺开发

S31603/Q345R不锈钢复合板由于其材料和结构的特殊性，兼具了不锈钢的耐腐蚀性和低合金钢的强度等优点，在海洋钢结构压力容器生产中的应用越来越广泛。本试验中采用埋弧焊+氩弧焊、埋弧焊+焊条电弧焊和焊条电弧焊3种焊接工艺，选择适当的焊接材料、坡口形式和焊接工艺参数对厚度(3+18) mm的经爆炸焊复合形成的S31603/Q345R不锈钢复合板分别进行对接焊试验，分析其焊接接头的力学性能及腐蚀性能，其结果均满足要求。     

不锈钢-碳钢复合板晶间腐蚀性能研究

不锈钢-碳钢复合板以其优异的力学性能、耐腐蚀性能及较低的生产成本,在石油化工等诸多领域应用广泛,但由于其在轧制或后续焊接过程中需经历热循环过程,其耐晶间腐蚀性能相比于固溶态不锈钢而言要有所下降。本文研究了Q370q/316L复合板轧态和焊态的耐晶间腐蚀性能。研究结果表明,Q370q/316L复合板轧态和焊态的抗晶间腐蚀性能良好,完全满足工业应用需求。此外,SEM和EDX结果显示,合金元素Cr、Mo富集在焊接热影响区晶界位置,使其成为晶间腐蚀的薄弱环节。     

Q345R/316L复合板埋弧焊接头组织及耐蚀性研究

采用埋弧焊(SAW)焊接方法分别焊接2种厚度的Q345R/316L不锈钢复合板,得到2种复合板焊接接头,通过金相、成分分析、晶间腐蚀试验和电化学测试等方法研究了复合板焊接接头不同焊道的组织及耐蚀性。结果表明,厚规格复合板不锈钢盖面焊接了5道次,焊接接头不锈钢各焊道主要为奥氏体组织,无晶间腐蚀倾向;薄规格复合板不锈钢盖面焊接了2道次,不锈钢焊缝组织为奥氏体/马氏体双相组织,出现晶间腐蚀开裂现象;焊缝自腐蚀电位受Cr含量控制,适量的马氏体相表面也能形成稳定的钝化膜,且在腐蚀过程中优先溶解,起到阴极保护的作用。     

AZ31B/TA2爆炸焊接复合板界面结合机制及力学性能的研究

镁合金AZ31B和纯钛TA2通过爆炸焊接成功的方法成功实现了连接。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、以及电子能谱(EDS)等测试手段对结合界面的微区结构、元素分布进行了分析。研究了在不同温度热处理后AZ31B和TA2界面之间元素的扩散情况。同时结合显微硬度实验、冲击试验、拉伸试验研究了复合板的力学性能。并对复合板的结合机制进行了一定的探讨。研究结果表明：平直和波浪状结合形貌并存于结合界面。在热处理温度为450?C和490?C、保温时间为4h和8h时,界面元素扩散明显。由于两侧金属发生塑性变形导致界面硬度升高。复合板的各种力学性能均较基板AZ31B镁合金得到了一定程度的提高。     

Micro‐electrochemical characterization of galvanic corrosion of TA2/316L composite plate

Galvanic corrosion behavior of TA2/316L composite plate was investigated in the solution of 3.5 wt% NaCl by galvanic potential monitoring, scanning localized electrochemical impedance spectroscopy (LEIS) and scanning vibrating micro‐electrode (SVME) techniques. The results demonstrated that the pitting corrosion resistance of 316L for the galvanic combination sample is lower, and the coupled current density is higher than for the single 316L sample. It indicates that the galvanic action works on the corrosion behavior of the TA2 titanium alloy/316L stainless steel galvanic combination in sodium chloride solution. The galvanic effect width was determined as 1500 µm.     

爆炸复合TA2/316L板的组织和性能研究

评估了爆炸复合TA2/316L板的连接能力,采用SEM、EDS、XRD等试验方法研究了复合板结合区附近的显微组织结构和成分,并对复合板进行了拉剪实验.结果表明,结合区形貌呈波状,结合界面附近形成细晶区;结合区存在不连续的熔合层,该层含有大量金属基体小碎块和合金化后生成的金属间化合物,并产生了裂纹、气孔,且波状结合界面不同位置组织成分分布不均匀等焊接缺陷;两基板之间发生了元素扩散;拉剪实验各项性能满足复合材料使用要求,拉伸后波状界面发生了分离.     

R60702/TA2爆炸焊接复合板微观组织及力学性能研究

通过爆炸焊接的方法实现了R60702板与TA2板的结合。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计对热处理前后锆-钛结合界面的微观组织、元素扩散、显微硬度进行了分析;并研究了热处理前后复合板的力学性能和断口形貌。结果表明：爆炸焊接后,锆-钛结合界面呈波状,界面附近产生塑性变形和轻微的元素扩散,随着塑性变形的减弱界面两侧显微硬度也逐渐减小。热处理后,界面元素扩散明显,组织发生再结晶,显微硬度、抗拉强度、剪切强度较热处理前降低,而复合板的塑韧性得到提高。热处理后的复合板弯曲性能良好。     

轧制双金属复合板材的研究现状

轧制复合技术是双金属复合板材的主要制备技术之一,迄今已有上百年研究与应用历史。该技术可分为冷轧复合、热轧复合、爆炸-轧制复合、异步轧制复合等工艺。首先概括介绍了待复合金属表面处理方法,然后综述了各轧制复合工艺的特点、界面结合理论、研究与应用现状,重点评述了热轧复合、异步轧制复合工艺的研究现状,最后展望了该技术的发展方向。     

Interface repairing for AA5083/T2 copper explosive composite plate by friction stir processing

Multi-pass friction stir processing (M-FSP) was performed to repair the interface defects of AA5083/T2 copper explosive composite plates. The interface morphology and its bonding mechanism were explored. The results show that higher rotation speed and lower transverse speed produce more heat generated during FSP. The defect-free and good mechanical properties of the AA5083/T2 copper composite plate can be obtained under the condition of the rotation speed of 1200 r/min, the transverse speed of 30 mm/min and the overlap of 2/24. Moreover, M-FSP changes the interface bonding mechanism from metallurgical bonding to vortex connection, improving the bonding strength of composite plate, which can guarantee the repairing quality of composite plates.     

爆炸焊接法制备铟/铁复合板的实验与数值模拟

提出了一种通过在炸药与复合板之间增加一层速度调整板，以获得理想焊接条件的用于制备铟/铁复合板的新型爆炸焊接方法。通过理论方法计算了爆炸焊接参数，通过实验对炸药载荷的影响进行了研究。应用光滑粒子流体动力学（SPH）方法进行数值模拟以验证参数有效性，探究了结合界面的成型机理，并研究了压力和塑性应变的分布。结果表明，当炸药厚度增加时，界面波形结构更明显。界面剪切试验结果表明铟/铁复合板结合面抗剪切强度为16 MPa，比纯铟材料的抗剪切强度高，且三点弯曲试验之后复合板结合界面无裂纹。采用改进的爆炸焊接方法可以有效制备高质量铟/铁复合板。     

基于SPH法的爆炸焊接边界效应二维数值模拟

为了揭示造成爆炸焊接边界效应的机理,文中借助LS-DYNA软件,采用无网格的SPH法分别对复板厚度为2 mm、基板厚度为16 mm的Q235/Q235、TA2/Q235、304不锈钢/Q235复合板进行爆炸焊接边界效应的二维数值模拟. 观察不同组模拟过程中的复板飞行姿态,复板撕裂均发生在与基板碰撞之前. 当基板保持一致,炸药分别为乳化炸药与膨化铵油混合炸药,复板为TA2时均比复板为Q235钢以及304不锈钢的撕裂尺寸更大;当基板、复板均为Q235钢,乳化炸药条件下比膨化铵油混合炸药条件下复板的撕裂尺寸更大. 结果表明,在复板、炸药变化的情况下,爆炸焊接的边界效应依旧存在,只是产生的边界效应的严重程度有所不同;复板极限抗拉强度越低或炸药爆轰速度越高,边界效应现象越严重.