石油钻杆的瞬时液相扩散焊技术研究

针对石油钻杆摩擦焊中存在的缺陷,研究了钻杆瞬时液相扩散焊技术。利用自主研制的钻杆TLP连接设备和铁镍基中间层进行了钻杆35CrMo的焊接,并对接头进行拉伸、弯曲试验和组织分析。结果表明,采用TLP连接技术进行钻杆焊接,接头成形好,接头组织与母材相似并连续生长,接头强度、塑性均达到母材水平。焊后原位热处理,一次成形,效率高。因此,TLP连接技术在石油工业中有着广泛的应用前景。     

X65/316L与AISI4130/Inconel625复合管焊接接头力学性能及腐蚀行为研究

采用ERNiCrMo-3焊丝成功焊接X65/316L与AISI4130/Inconel625复合管,研究了复合管焊接接头的力学性能和腐蚀行为。采用拉伸试验、全焊缝拉伸试验、冲击试验、硬度测试表征了焊接接头的力学性能。参照ASTM G39和ASTM G5的相应标准对复合管焊接接头进行了CO2应力腐蚀和电化学腐蚀性能测试。结果表明,复合管焊接接头的抗拉强度达到583 MPa,断裂发生在X65/316L母材处;焊缝屈服强度为441.4 MPa,抗拉强度为725.9 MPa,延伸率达到37.67%;在-10 ℃试验条件下,焊缝的冲击吸收功为157 J,接头硬度值呈现梯度过渡。复合管焊接试样经过CO2应力腐蚀试验后失重达标,在母材和焊缝处没有观察到裂纹;电化学腐蚀试验后焊缝和热影响区的耐蚀性与母材相当。     

冷喷镍中间层铝/钢电阻点焊接头组织及力学性能

针对6061-T6铝合金和DP600双相钢的电阻点焊,焊前采用冷喷涂方法在铝合金母材待焊表面制备镍中间层,焊接时在电极和铝合金间添加低碳钢板辅助工艺垫片。借助金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪和万能试验机,研究了点焊接头的组织、力学性能及镍层的作用机理。结果表明,接头界面明显,铝合金侧和钢侧分别形成了鼓状和椭圆形熔核。铝合金侧熔核近熔核线区为树枝晶,熔核中心为等轴晶;双相钢侧热影响区为马氏体和铁素体,熔核中心为较粗大的板条状马氏体。镍中间层可在一定程度上阻止焊接过程中Al-Fe的互扩散,抑制Al-Fe金属间化合物的形成,界面金属间化合物层厚度小于2 μm,接头平均拉剪力达5.17 kN。     

30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能研究

为了探究30CrMnSiNi2A钢电子束焊接接头的组织与性能,采用电子束焊接工艺对12 mm厚30CrMnSiNi2A钢进行了焊接,并对焊态及完全热处理态的接头进行了室温拉伸和冲击韧性试验。结果表明:该钢的电子束焊接工艺性良好;焊态及完全热处理态的接头拉伸断裂均位于母材,经完全热处理后的接头强度比焊态接头强度提高近一倍,略高于同状态下母材的强度,延伸率及断面收缩率与母材相当,室温冲击韧性略高于母材;焊态焊缝组织主要表现为粗大针状马氏体与残余奥氏体组织,经完全退火处理后焊缝及热影响区组织主要表现为回火马氏体组织和残余奥氏体组织,母材组织为回火马氏体及少量的残余奥氏体组织;接头与母材的冲击断裂均表现为韧性断裂。     

连接压力在钻杆瞬时液相扩散连接中的作用

研究了45MnMoB地质钻杆在无压和加压2种条件下瞬时液相扩散(TLP)连接接头的性能、组织和成分分布。结果表明,无压接头焊缝界限清晰,焊缝中出现了大块的硅氧化物,接头塑性差;加压接头焊缝组织与母材组织相似,并且合金元素均匀分布,接头抗拉强度达920MPa,弯曲180°未裂,达到钻杆焊接接头技术要求。因此,连接压力可以提高液相润湿性,减少液态氧化,促进合金元素均匀化,实现接头组织连续生长。     

铝与钢的摩擦焊接接头分析

对铝与钢进行了摩擦焊接试验,通过光学显微镜对焊接接头显微组织进行了观察,结合电子探针(EPMA)及XRD对焊接接头进行了分析。铝和钢摩擦焊接所得到的接头在焊缝处铝侧有飞边,而钢侧没太大变形,对该焊接接头进行整体拉伸试验,接头在铝侧发生断裂,接头抗拉强度Rm=96 MPa,表明接头强度高于铝基材的强度,形成了良好的焊接接头。通过分析发现,铝与钢摩擦焊接接头结合方式属于机械及冶金结合,且焊接接头处钢侧晶粒细小,并发生了明显的变形,距离焊缝越近铝侧的晶粒越细小。     

高强度细晶粒结构钢焊接性影响因素综述

综述了涉及高强度细晶粒结构钢焊接性的影响因素。结果表明，高强度细晶粒结构钢焊接性主要问题是接头的冷裂纹敏感性、HAZ的软化和脆化倾向，以及再热裂纹敏感性。焊缝强度匹配对铁研试件裂纹形态的影响，涉及焊缝与母材的相变温度以及焊缝中氢的扩散方向等因素。焊接接头硬度分布中呈现的低硬度HAZ软化区与接头拉伸试件断口部位相一致，表明HAZ软化区是该接头的薄弱环节。热输入对接头力学性能的影响表现为随热输入增大，抗拉强度和屈服强度均被降低，焊缝和HAZ区的冲击吸收能量略有减小。激光焊接试样的较高疲劳寿命是激光焊接工艺特性所决定的。     

Q345R钢厚板焊接接头断裂疲劳性能试验研究

对60mm厚度的Q345R钢手工焊焊接接头的金相组织、断裂性能和疲劳性能进行了试验研究,讨论了厚板焊接接头在母材、焊缝和热影响区的断裂韧度JIC和不同深度下的疲劳裂纹扩展速率变化情况。结果表明:①Q345R钢厚板焊接接头焊缝区组织为细化均匀的铁素体和少量珠光体,热影响区和母材组织均为粗大铁素体和少量珠光体。②焊缝的断裂韧度(309.35kJ/m2)较母材(227.97kJ/m2)和热影响区(237.26kJ/m2)好,热影响区和母材断裂韧度接近。③在相同应力强度因子幅下,焊缝区材料的疲劳裂纹扩展速率低于母材,坡口中间层疲劳裂纹扩展最慢。④热影响区不同深度试样的疲劳裂纹扩展速率一致,比母材稍慢。⑤应力比对热影响区疲劳裂纹扩展速率没有影响,但对焊缝区试样有一定影响,当应力强度因子幅小于30MPa槡m时,应力比大,裂纹扩展速率快。     

航空用6061铝合金板材组织及焊接性能研究

为了探究国产6061铝合金板材的可焊性,以验证其代替进口材料使用的可行性,通过采用力学、金相等试验手段,对国内外6061铝合金板材焊接接头在T42态、T62态下进行了力学性能、拉伸断口宏观形貌OM及SEM分析。试验结果表明,国产6061铝合金拉伸强度较好,强度系数分别达到95%、91%,与同规格的进口材料相当;国产及进口6061铝合金焊接接头横向拉伸断裂方式均为垂直于应力方向的正断,焊接接头的断裂区域均为热影响区,断口均呈微观韧窝形貌,与传统铝合金材料焊接断口形貌基本一致。分析结果表明,国产6061铝合金板材焊接性能良好,可以替代进口材料使用。     

国产镍基埋弧焊焊接材料在甲醇合成装置中的应用

采用国产镍基埋弧焊丝与焊剂HS600/SJ608,对14Cr1MoR与镍基HS600之间的异种钢焊接接头进行了力学性能和显微组织变化分析,并与甲醇合成装置中进出口热交换器的相关应用数据进行对比分析。分析结果表明,镍基埋弧焊焊接接头的弯曲性能符合要求,母材区的硬度值为158HV,焊缝区的硬度最高为200HV,热影响区的硬度比母材区的硬度稍高,为168HV;热影响区的晶粒有一定的长大,并且珠光体相有所减少;焊缝区组织主要是针状γ相,γ相的形成增加了焊缝区的硬度。采用HS600/SJ608镍基埋弧焊丝与焊剂可以实现对大厚度板材14Cr1MoR的焊接,焊接接头的拉伸强度可以达到560MPa,且在母材区断裂,满足实际应用要求,可以替代进口焊接材料ERNiCr-3。     

采气闸阀密封面喷焊工艺及性能

采气井口闸阀在含硫天然气介质中工作，密封面失重腐蚀、应力腐蚀及磨损是其主要失效形式。采用2Cr13钢为基体，用氧－乙炔火焰喷焊工艺在阀板、阀座密封面上喷焊镍基自熔性合金粉末，可获得性能优良的表面防护层。喷焊层抗摩擦磨损及磨粒磨损性能与镀硬铬件相同；在5％和10％H2SO4恒温溶液中的腐蚀速率分别是镀铬件的1／14和1／16，具有优良的抗蚀性；喷焊层抗拉强度为218～294MPa，与基体的结合强度相当，完全满足采气闸阀密封面的使用要求。     

铁基自熔性合金粉末喷焊修复石油机械磨损件

根据石油机械易磨损件的工况及各类形式磨损约占故障和失效 65%的统计分析结论 ,提出对石油机械零部件进行喷焊修复的一般原则 ,并列举了可具体实施喷焊修复的典型零部件应用领域。介绍了比较适用于石油机械零部件修复的氧 -乙炔火焰喷焊和等离子弧喷焊工艺特点及工具设备。给出了喷焊修复用典型铁基自熔性合金粉末的成分和性能。最后简述喷焊层机械加工的原则和 ψ12 7mmS315钻杆接头的修复工艺及现场使用情况     

不同焊接材料对6008-T7铝合金焊接接头组织和性能的影响

为了研究ER5087和ER5356两种铝合金焊丝对6008-T7铝合金MIG焊焊接接头微观组织与性能的影响,通过拉伸试验、弯曲试验、硬度检测以及微观金相组织观察等方法,对两种不同铝合金焊丝焊接接头的性能进行了分析研究。结果显示,两种焊丝的焊接接头拉伸性能相当,且都具有良好的弯曲性能;同时,二者的硬度分布趋势也相近,都沿焊缝中心对称分布,硬度最低值均出现在热影响区内;两种焊接接头的热影响区和熔合区组织相似,焊缝区组织形貌相近,但ER5087焊丝的焊缝区组织更加细化。研究表明,在无其他特殊要求的前提下,ER5087和ER5356焊丝在实际生产中均可用于6008-T7铝合金产品的焊接。     

TC4钛合金不同焊接方法焊接性及接头性能分析

为了研究TC4钛合金在不同焊接方法条件下的焊接性及接头性能,对TC4钛合金分别进行了氩弧焊、冷焊、激光焊、电子束焊以及电阻点焊试验,并对接头的强度、硬度、塑性、韧性、金相组织等进行了对比分析。试验结果显示,采用TA18焊丝,氩弧焊接头强度平均值为982.5 MPa,伸长率为7.5%,强度和塑性匹配良好;冷焊接头强度平均值974.5 MPa,焊缝区硬度低于热影响区,热影响区宽度0.7~1.0 mm,焊接变形改善明显;激光焊接头强度平均值956.5 MPa,伸长率达母材水平;电子束焊接头强度高于母材,塑性低于母材,热处理后接头强度升高,焊缝区存在金相组织的梯度分布;电阻点焊接头的熔核直径和抗剪力随焊接参数增大逐渐增大。研究表明,TC4 钛合金具有良好的焊接性,在弧焊、束焊和电阻焊工艺下,焊接性良好,焊接接头金相组织合理,强度、塑性等 力学性能指标匹配良好。     

牙轮钻头YG11硬质合金中心喷嘴真空扩散焊试验

为了制造内腔造型复杂的牙轮钻头增长扩散型中心喷嘴，研究了ＹＧ１１硬质合金的真空扩散焊。着重探讨了加中间工艺央层镍时，焊接温度、压力、时间等工艺参数对焊缝质量的影响，并确定了获得优质焊缝的最佳工艺参数，为制造增长扩散型中心喷嘴提供了试验数据。现场试压和耐冲蚀试验表明，用真空扩散焊制造的喷嘴焊缝强度为钎焊焊缝的２倍，在１２ＭＰａ泵压下无刺穿现象，能满足钻井现场的使用要求。     

16Cr奥氏体不锈钢高频焊接参数对焊缝组织性能的影响

为了分析16Cr不锈钢高频焊接参数对焊缝组织性能的影响,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和拉伸、弯曲试验,分析了不同高频焊接参数下1Cr17Mn6Ni5N不锈钢(以下简称16Cr不锈钢)焊缝组织与性能的变化情况。结果表明:16Cr奥氏体不锈钢高频焊随着焊接速度的增加,焊缝成形性能变好;焊缝中δ铁素体的含量随焊接热输入的增加先增后减,同时伴随σ脆性相析出;对于壁厚3.4 mm的16Cr奥氏体不锈钢,当焊接速度为10 m/min、焊接热输入为2.9 k J/cm、并配以适当的挤压力和开口角时,焊缝成形及焊接接头硬度匹配良好,且焊缝抗拉强度接近母材抗拉强度,焊缝显微组织以奥氏体+δ铁素体为主,但由于焊缝存在大量氧化物夹杂,焊接接头韧性较差。     

LZ91镁锂合金薄板焊接工艺及接头组织性能研究

为了研究焊接电流对LZ91镁锂合金焊接接头组织和性能的影响,采用三种不同焊接电流（60 A、70 A、80 A）的脉冲钨极氩弧焊对1 mm厚的LZ91镁锂合金薄板进行了焊接,并利用金相光学显微镜、扫描电子显微镜、XRD、显微硬度仪和拉伸试验对焊接接头的微观结构和力学性能进行了表征,利用电化学工作站测试焊缝的耐腐蚀能力。结果表明：三种焊接电流条件下,焊接接头熔合良好,均无明显裂纹、气孔等焊接缺陷;其中70 A、80 A焊接电流的焊缝区较热影响区具有更小的晶粒;硬度以焊缝区最高,热影响区次之,均高于母材;焊接接头的抗拉强度均高于母材,其中焊接电流70 A时拉伸性能最佳,抗拉强度达到最大值125.20 MPa,伸长率保持在母材的35%以上;经电化学测试,在70 A焊接电流条件下得到的焊缝耐腐蚀能力最强。     

缓冲罐用Q345R钢焊接性试验及工艺评定

为了提高石油化工行业中缓冲罐的使用性能,采用钨级氩弧焊打底、埋弧焊填充和盖面的焊接工艺对Q345R钢级Φ600 mm×32 mm钢管进行焊接,并对焊接接头进行了探伤检测、力学性能检测和显微组织分析。试验结果表明:焊接接头抗拉强度大于525 MPa,-20 ℃冲击吸收功达到100 J以上,弯曲和硬度检测合格,满足技术要求。同时,根据设计的焊接工艺参数对Q345R缓冲罐进行焊接并开展了耐压试验,在水压6.25 MPa,保压1 h的条件下,焊缝未发生渗漏,无可见变形和异常声响,设计的焊接工艺满足缓冲罐应用要求。