X80/X100异种钢激光-MIG复合焊接头显微组织和性能

采用激光-MIG复合焊对X80管线钢和X100管线钢进行焊接,研究了激光功率对复合焊接头的焊缝形貌、显微组织、硬度、强度和韧性的影响规律.结果表明,激光功率从2.0 k W增大至3.5 k W时,盖面焊缝熔宽和熔深增加,激光区熔深明显增加;激光区焊缝中AF含量增加、LB含量减少,X100侧粗晶热影响区和细晶热影响区中条状贝氏体含量减少,X80侧粗晶热影响区和细晶热影响区中准多边形铁素体含量增加.复合焊接头硬度分布并不对称,最高硬度出现在X100侧熔合区部位.复合焊接头的抗拉强度基本不随激光功率变化,拉伸试样断裂位置均为X80侧母材.随着激光功率增大,焊接接头最高硬度和韧性均下降.     

送丝速度对Ti-3Al-6Mo-2Fe-2Zr钛合金激光填丝焊接头组织与性能的影响

采用Ti-6Al-4V(TC4)焊丝对2 mm厚的Ti-3Al-6Mo-2Fe-2Zr钛合金进行激光填丝焊接,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线能谱仪等分析测试方法研究了送丝速度对接头显微组织和力学性能的影响. 结果表明,由于从熔合线至母材受到焊接热作用逐渐递减,热影响区组织依次为单一β相、基体β相 + 初生α_p相、基体β相 + 初生α_p相 + 少量次生α_s相. 焊缝中有针状α'相生成,且分布不均匀. 随着送丝速度的增加,针状α'相的数量增加,尺寸增大. 激光填丝焊接头的抗拉强度及断后伸长率均低于母材,随送丝速度的增加,接头抗拉强度上升,断后伸长率下降.其原因在于TC4焊丝的加入,促使针状α'相在焊缝中析出,送丝速度加快,造成焊缝中钼当量[Mo]_eq降低,析出的针状α'相数量进一步增多,尺寸增大. 针状α'相的析出提高了焊缝强度,当送丝速度大于1.0 m/min时,接头的断裂位置为热影响区.     

水下湿法多层焊接头显微组织和应力分析

采用美国BROCO水下焊条对16mm厚的Q345钢板分别进行陆上和水下湿法焊接试验,分析陆上和水下焊接接头的显微组织和接头硬度分布,计算焊接过程的温度场分布和残余应力场分布,并研究焊接电流对温度场和残余应力场的影响。结果表明,相同的电流条件下,水下焊接接头的显微组织类型和构成与陆上焊接接头不同,焊缝可以获得更细的侧板条铁素体组织和针状铁素体,粗晶区组织主要为高硬度的马氏体;增加水下焊接电流,焊缝中侧板条铁素体增加。计算结果表明,170 A电流的水下焊接相比陆上焊接可获得较低的焊接温度、更快的焊后冷却速度和更高的等效残余应力峰值水平;水下焊接电流增加到190A时,焊接最高温度有所升高,焊后冷却速度略有降低,等效残余应力峰值水平下降。     

能量配比对激光-MIG复合焊接头残余应力的影响

采用不同激光/电弧能量配比(QRLA)对8 mm厚Q345钢板进行激光-MIG(metal inert gas,MIG)复合焊接,研究了QRLA对复合焊接头的截面形貌和显微组织的影响,并分析了不同QRLA下焊接过程的温度场和接头残余应力分布的变化规律.结果表明,随着QRLA增大,熔宽显著下降,焊接过程的最高温度略有升高...     

Cold cracking susceptibility of X100 pipeline steel

The y-groove Tekken test has been performed to evaluate the cold cracking susceptibility of X100 pipeline steel. The impact of preheating state on the microstructure, distribution of hardness, and the stress-strain state in the welded joint was analyzed. The results show that X100 pipeline steel reveals a low susceptibility to cold cracking with cracking ratios below 20%. It is found that elevated preheating temperature leads to longer cooling time in the welded specimen and ultimately results in a lower cold cracking susceptibility. Preheating temperatures of up to 100 ℃ are favorable in decreasing the cold cracking susceptibility due to a relative fine microstructure and low M-A constituent amount in coarse grained heat affected zone, a low hardenability, and low-level residual stress and strain. However, excessive preheating temperatures of 150 ℃ and 200 ℃ lead to grain coarsening, higher M-A constituent amount, higher residual stress level and increasing strain level in the Tekken specimens. Preheating temperature above 150 ℃ is not favorable for decreasing the cold cracking susceptibility of X100 steel.     

激光热处理对X100管线钢摩擦磨损性能的影响

激光热处理可以改善高强管线钢的表面耐磨性,以避免产生管壁减薄、表面凹坑等缺陷。采用不同激光功率对X100管线钢板进行了激光热处理试验,并对激光热处理后的试样进行了干式滑动摩擦磨损试验。分析了激光热处理后试样的显微组织,研究了激光热处理对X100管线钢摩擦磨损性能的影响。结果表明,激光功率为1 000～1 400 W时,激光热处理可导致X100管线钢表面形成细小的马氏体组织,硬化层硬度相对母材大幅提升;激光热处理后试样的干式滑动摩擦系数小于母材;随着激光功率增大,激光硬化层的深度和平均硬度逐渐增大,失重率减小,耐摩擦磨损性能提升。     

S355钢激光-MIG复合焊接头显微组织和残余应力

采用激光-MIG(metal inert gas welding, MIG)复合焊接方法对12 mm厚S355钢板进行焊接,分析了9 kW激光功率下复合焊接头显微组织和硬度分布规律. 建立了适合低合金高强钢激光-MIG复合焊接的双椭球 + 三维锥体复合热源模型来描述复合热源的能量分布,采用SYSWELD软件计算了1.0,1.5,2.0 m/min三种焊接速度下激光-MIG复合焊的温度场和接头的残余应力,分析了焊接速度对焊接过程的温度场和残余应力分布的影响. 结果表明,三种焊接速度下粗晶热影响区(coarse grained heat affected zone, CGHAZ)的组织为马氏体,接头的硬度水平较高,最高硬度均在350 HV以上. 焊接速度增加,熔池最高温度下降,焊后冷却速度增加. 等效残余应力水平较高,HAZ位置出现了应力集中;随着焊接速度增加,等效残余应力、纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向的残余应力峰值均上升;但焊接速度从1.5 m/min增加到2.0 m/min时,各应力分量的拉应力峰值上升较少,而压应力峰值显著上升.     

X90管线钢焊接接头氢致开裂敏感性研究

X90管线钢在石油天然气管道中具有广泛应用前景,其焊接接头在服役过程中存在氢致开裂(Hydrogen induced cracking,HIC)倾向。采用电化学氢渗透试验和预充氢慢应变速率拉伸试验(Slow strain rate tensile test,SSRT),对X90管线钢焊接接头的氢捕获效率和氢致开裂敏感性进行了研究。利用场发射扫描电子显微镜(Field emission scanning electronic microscope,FE-SEM)对试样断口形貌及裂纹处夹杂物进行观察和分析,采用氢微印技术(Hydrogen microprint technique,HMT)对显微组织中氢的局部分布和聚集进行分析。结果表明,不同充氢电流密度下,X90管线钢焊接接头SSRT试样的断裂位置均为焊缝,其氢致开裂敏感性明显高于母材。与X90管线钢母材相比,焊缝中氢扩散系数较小,氢浓度、可逆和不可逆氢陷阱密度均较高。焊缝中的针状铁素体、贝氏体组织晶界及其亚晶界和夹杂均是有效的氢捕获陷阱,具有较高的氢捕获效率;焊缝中尺寸大于2μm夹杂物的数量多于母材,氢致裂纹易在富Al、富S、富Si夹杂...     

水下湿法药芯焊丝焊接气泡动态演变与其声脉冲分析

采用不同焊接电流对X80管线钢板进行水下湿法焊接,同时利用175 A电流下陆地焊接试验进行对比,获得了焊接电流对水下湿法焊接接头的显微组织、硬度分布、温度场和残余应力分布的影响规律. 结果表明,相同的电流条件下,水下焊接接头的显微组织类型和构成与陆上焊接接头不同,焊缝的显微组织主要为先共析铁素体、粒状贝氏体、条状贝氏体和针状铁素体,粗晶热影响区的显微组织主要为条状贝氏体和少量粒状贝氏体;水下湿法焊接接头比陆地焊接接头具有更高的硬度、冷却速度和残余应力水平. 水下湿法焊接接头具有较高的残余应力水平,175 ~ 205 A范围内,随着焊接电流增加,焊缝中侧板条铁素体和针状铁素体数量有所增加,焊接接头最高硬度、等效残余应力峰值和纵向残余应力峰值略有下降.