海洋平台高强钢Q690E焊接接头CTOD的研究

海洋平台服役于海浪、风载荷、寒流等恶劣环境下,桩腿作为自升式平台稳定作业的关键,极易发生低应力脆性断裂.因此,桩腿不但要求具备足够高的强度,同时要求具备良好的低温韧性.CTOD可有效地评价钢材及焊接接头的断裂韧性和抗断能力.本文研究了海上钻井平台桩腿高强钢Q690E的CTOD,分析国产高强钢Q690E和进口Q690E母材及热影响区CTOD的差别.     

低温环境下Q690高强钢断裂韧性参数的试验与数值研究

考虑到北极寒冷的气候环境特点，采用夏比冲击试验和三点弯曲试验研究了名义屈服强度为690MPa的Q690高强钢的低温冲击韧性和断裂韧性，并基于试验结果建立了夏比冲击能与CTOD之间的非线性关系。基于CGM有限元方法研究了屈服强度、硬化指数、试样厚度和焊缝强度匹配系数对Q690高强钢母材和焊接试样CTOD阻力曲线的影响。结果表明，温度对夏比冲击能和CTOD的影响符合Boltzmann函数规律。低温使高强钢的韧性降低，脆性增强。根据Boltzmann函数，得到了Q690高强钢的韧脆转变温度，可作为寒冷地区工程材料选择的参考标准。硬化指数、试样厚度和焊缝强度匹配系数对高强钢母材和焊接试样的阻力曲线影响较大，而屈服强度影响相对较小，这对高强结构钢的选材具有重要的参考意义。     

合金元素对FAB法埋弧焊EH36钢接头组织与性能的影响

采用不同类型合金粉进行FAB法埋弧焊试验,对比分析EH36钢FAB法埋弧焊接头的显微组织和性能.结果表明:经大线能量82.8~97.7 KJ/cm焊接后,EH36钢焊接接头未出现软化区,其接头强度均能满足船板焊接技术指标;但经大线能量97.7 KJ/cm焊接后,焊接接头低温冲击韧性显著降低.采用添加适量Mn、Ti合金元素的国产合金粉Fe-9,在Mn元素降低先共析铁素体相转变温度和Ti合金促进针状铁素体形核的联合作用下,即使采用较高线能量97.2 KJ/cm焊接,仍可抑制焊缝、熔合区先共析铁素体的相变反应,促进其针状铁素体的形成,提高FAB法埋弧焊焊缝、熔合区的韧性.     

F550Z海洋平台用钢SAW焊接接头低温韧性研究

为研究大热输入条件下埋弧自动焊（ submerged arc welding ,SAW）对海洋平台用550 MPa钢焊接接头组织与低温韧性的影响,采用50 kJ＆#183; cm-1的焊接热输入,测定接头各区域冲击吸收功,并观测各区断口形貌及显微组织．结果表明：焊接接头韧性从焊缝到母材,呈现先降低后升高的趋势,最低处在熔合线及熔合线2 mm处．焊缝处组织为针状铁素体加细小弥散的碳化物,断口形貌为韧窝和解理台阶,-60℃冲击吸收功为110 J．熔合线及熔合线2 mm处断口形貌基本相同,只由放射区组成,无纤维区,微观特征为大面积的解理面,没有韧窝;微观组织为粗大粒状贝氏体,冲击吸收功非常低只有25 J．熔合线5 mm处断口纤维区面积较大,微观形貌含有大量的韧窝,微观组织为细小的铁素体、碳化物及粒状贝氏体,该区为焊接接头的正火区,具有优异的低温韧性,-60℃冲击吸收功为202 J．     

中厚板高强钢冷热多丝复合埋弧焊热循环参数测量

为解决中厚板高强钢埋弧焊(Submerged Arc Welding, SAW)焊缝热影响区(Heat Affected Zone, HAZ)热循环参数准确测量难题，自主研制多通道热电偶测温软/硬件系统，测量并比较不同焊丝组合(单丝和冷热多丝复合)对应的焊缝HAZ热循环主要参数。试验结果表明：与单丝SAW工艺相比，冷热多丝复合SAW工艺可解决SAW较大热输入产生的焊缝HAZ脆化问题，提高焊缝组织性能和焊接质量；在中厚板高强钢焊接过程中，冷热多丝复合SAW工艺可为温度场数值模拟计算分析提供实测数据，为各种工艺参数的确定与优化、焊缝HAZ的组织性能改善提供必要的理论基础。     

5 mm薄板双丝MAG焊接头组织及性能分析

双丝MAG焊技术用于薄板焊接具有焊接速度快、熔敷效率高、焊接变形小的特点。但国内关于双丝MAG焊应用于薄板对接焊的研究较少,且没有实际应用。为了在国内豪华邮轮项目引入双丝MAG焊技术,文章采用双丝MAG焊技术进行5 mm薄板的对接焊,分析其焊接接头的组织及性能,并通过方案优化得到性能良好的焊接接头。     

25mmHY-80钢的激光辅助熔化极气保焊

研究了激光辅助熔化极气保焊焊接HY-80钢时各种工艺参数对焊缝成形的影响及激光与电弧的复合作用，确定了最佳焊接工艺参数。实验结果表明，焊缝金属显微组织主要是马氏体，而不会产生针状铁素体。动态撕裂试验和爆破试验结果表明．焊缝金属韧性低且波动大，改善焊丝化学成分是探索提高焊缝金属韧性的途径之一。     

焊丝间距对双缆式十四丝GMAW电弧 物理行为的影响

通过Fluent软件建立了双缆式十四丝GMAW电弧三维数值模型,研究了不同双丝间距对双缆式焊丝GMAW电弧的温度场、速度场以及压力场特征的影响.研究结果表明:随着双丝间距增大,电弧最高温度变化不大,电弧温度最大值位于焊丝端部,耦合电弧由大电弧变成小电弧,耦合电弧无收缩现象;随着双丝间距从10 mm增加至20 mm,焊接电弧速度场和压力场最大值降低;双丝间距为10 mm时,电弧速度场和压力场最大值出现在两个主电弧中间,即速度入口的位置;双丝间距增加至15 mm和20 mm时,电弧速度场和压力场最大值向焊丝端部轴向转移.     

热输入对水下局部干法焊接质量的影响

采用自行研制的固定式排水罩,使用大、小2种典型热输入参数对EH 36钢进行水下局部干法焊接试验,对焊后工件按AWS D3.6 M-2010标准进行接头性能测试。结果表明,所有试样除硬度外各项性能指标都能满足该标准规定的A级焊缝要求。在大热输入条件下,焊缝组织为先共析铁素体、侧板条铁素体和针状铁素体;在小热输入条件下,焊缝组织含有较多的针状铁素体。在小热输入条件下,热影响区粗晶区组织以粒状贝氏体和上贝氏体为主,并含有少量板条状马氏体;在大热输入条件下,热影响区原奥氏体晶粒尺寸变大,贝氏体组织增多。     

极地船舶装备气电立焊的焊缝接头性能分析

极地船舶长年行驶于低温的极地环境，且时常遭受浮冰撞击，其焊缝接头要求具备较高的综合性能。文中对极地船舶装备气电立焊（EGW）的焊缝组织和性能、残余应力和变形进行系统研究分析，优化EGW的焊接工艺，提高焊接接头的可靠性，降低焊接变形和残余应力，助力极地船舶高效焊接工艺推广应用。研究结果表明：坡口间隙增大线能量升高，焊缝低温韧性稳定性降低，热影响区低温韧性显著下降，焊缝的残余应力和变形显著增大。采用氧化物冶金、氧化冶金等技术研制的大线能量钢板，可有效提高热影响区的低温韧性，提高焊接接头的可靠性。     

预热对Q690E斜Y坡口焊接裂纹影响的数值模拟分析

利用有限元软件ANSYS对Q690E斜Y坡口焊接残余应力进行数值模拟分析。计算焊接温度场的时历历程,再利用间接耦合法结合温度场作为塑性分析初始条件得到焊接场应力值和应力分布,得到相应的应力分布,并探讨在不同工艺条件下高强钢焊接残余应力的分布规律。研究结果表明:焊缝横向残余应力小于纵向残余应力且其在坡口位置最大,提高预热温度有利于增加t8/5和t8/3,减小焊接冷裂纹倾向;延长预热温度有利于减少残余应力,延长焊接件的疲劳寿命;提高预热温度有利于减少焊接热裂纹和弧坑裂纹的产生。     

碳含量对碳钢退火组织温变形行为的影响

利用Gleeble 3500热力模拟试验机,对Q235钢、45钢完全退火铁素体加珠光体组织和T8、T12钢球化退火铁素体加粒状渗碳体组织进行单道次温压缩试验,变形温度为600℃～700℃、应变速率为0.001 s-1～1.0 s-1时,测定4种钢材退火组织的应力-应变曲线,对比研究碳含量对其流变行为的影响。测试结果表明:在相同的变形温度和应变速率下,Q235、45钢完全退火组织和T8、T12钢球化退火组织温变形的流变应力随着碳含量的增加先增大后减小,其中45钢流变应力最高,T8钢次之,Q235钢最低,T12钢介于T8钢和Q235钢二者之间。     

EH36钢厚板焊接接头CTOD断裂韧度的研究

根据BS7448和DNV-OS-C401断裂韧度试验标准,对手工电弧焊、单丝埋弧焊和双丝埋弧焊三种工艺条件下EH36钢(55mm板厚)焊焊接接头的低温(0℃和-15℃)裂纹尖端张开位移(CTOD)进行了测试,探讨在一定使用温度和焊接工艺条件下,海洋平台中部分焊接部位免除焊后热处理的可行性,其验收标准采用DNV标准为CTOD值大于0.1 5mm即为合格.试验结果表明未经焊后热处理的EH36钢(55mm板厚)三种焊接工艺条件下焊焊缝和热影响区(HAZ)低温下绝大部分试样的断裂韧性值是合格的.可见,EH36钢手工电弧焊、单丝埋弧焊和双丝埋弧焊焊接接头可以在不进行焊后热处理的情况下使用,这对于海洋平台大型焊接结构来说,可以大大降低制造成本,具有巨大的经济意义.     

船舶管路用三通接头机器人MAG焊接工艺设计

为了提高船舶管路用三通接头的焊接质量和生产效率,对机器人在船舶管路用三通接头中的MAG焊接工艺设计进行了系统研究。最终得到如下结果:焊缝成型质量较好,焊缝表面比较平整,焊缝连续性好,焊接飞溅也较小。此外,加入外部轴联动后,不仅熔深和熔宽一致性好,且余高减小,应力集中减弱,焊缝成型也较好。电弧电压要合适,弧压偏高时容易造成焊缝局部咬边现象。研究结果充分说明如下结论:利用机器人对船舶管路用三通接头进行MAG焊接,整体焊接质量高,焊缝成型好;焊接速度相较手工电弧焊提高2~3倍;焊接时如果加入外部轴联动,焊接效果更好。     

双丝双弧自动埋弧焊机的研究设计

序言单面焊双面一次成形埋弧焊工艺在我国已应用多年。但长期以来,只有单丝单面焊用于生产,只能焊接厚度为12毫米以下的板列。而对14毫米以上者,由于单丝单面焊线能量太大,不能保证焊缝性能,因而只能用双面焊工艺焊接。为了使单面焊工艺推广到焊接14毫米以上的中、厚板列,就必须研究、设计适用于双丝双弧或多丝多弧单面焊的焊机。另一方面,不论是单面焊还是双面焊,用单丝进行焊接,速度太慢。特别是厚板的多道焊,速度就更慢。为了提高焊接速度,也要求研究设计双丝双弧或多丝多弧焊机。     

海洋工程用中厚板高强钢Q460E焊接工艺及性能

针对焊接机器人应用于海洋工程领域厚板焊接中的可行性和焊接工艺进行研究,设置焊接方案和技术参数并进行分析.采用海洋工程领域常用的高强钢Q460E,对焊接机器人焊接过程中的重要参数"侧壁停留时间"进行试验优化研究,结果表明,焊前预热温度为150℃,焊接速度为190mm/min～210mm/min,焊后后热温度为250℃,保温2h,同时配合焊接机器人摆动速度250 mm/min、侧壁停留时间1.2 s～1.4 s时,能获得良好的焊接接头,抗拉强度达到620 MPa,屈强比达0.8.在侧壁停留时间为1.2 s～1.4 s的情况下对预热温度分别为120℃和90℃的工况进行试验,结果表明,当将预热温度降至90℃时,焊缝冲击韧性仍能满足标准的要求.对于对结构性能要求不高的场合,推荐采用该预热温度.     

CTOD Testing and Evaluation for Weld Joint of UOE Pipeline Steel

根据英国标准BS7448,对UOE直缝埋弧焊管不同钢级管线钢焊接接头进行裂纹尖端张开位移(CTOD)断裂韧度测试.结合加拿大标准CSA Z662-07及挪威船级社规范NDV-OS-F101,在试样形式选择、缺口取样方向、后期金相检验等方面对断裂韧性评定方法加以完善.试验结果表明X70、X65级管线钢均具有良好韧性,符合规范NDV-OS-F101的要求.X70级管线钢焊接接头各区域韧性分布规律为:母材性能最好,焊缝次之,热影响区(HAZ)相对较差.X65级管线钢其HAZ的韧性优于母材和焊缝.其原因是:X65级钢母材含有一定气孔、夹杂,断口出现分层裂纹,导致CTOD结果分散性大.另外,X65焊缝组织为混晶组织分布不均,含有大量M-A脆性组织物,导致韧性下降.该评定结果为海底管线钢制造工艺改进提供了依据,也为海洋工程结构安全性评估奠定了基础.     

T91钢焊接热影响区粗晶区韧性研究

利用热模拟机对T91钢焊接过程热循环进行模拟。热处理后试样的硬度试验、冲击韧性试验和显微组织分析表明，焊接热模拟后在T91钢热影响区粗晶区形成的粗大马氏体组织是引起韧性显著下降、硬度增加的主要原因。采用热处理使马氏体转变为组织细小的回火索氏体组织，改善了热影响区粗晶区的性能。采用ts。为8～10s获得有利于韧性的组织晶粒，770℃ 4h热处理提高热影响区粗晶区的韧性。     

工艺参数对原油船用耐蚀钢DWSAW焊接接头的影响

论述前后丝模式、焊接电流、焊接电压和焊接速度对国产原油船用耐蚀钢双丝埋弧焊（Double Wire Submerged Arc Welding，DWSAW）焊缝成型的影响，开展耐蚀钢DWSAW工艺试验，分析耐蚀钢DWSAW焊接接头的力学性能和耐腐蚀性能。结果表明，国产原油船用耐蚀钢具有良好的DWSAW适应性，采用合适的焊接工艺可获得力学性能和耐腐蚀性能兼顾的焊接接头。     

EH36船用结构钢焊接接头断裂行为的研究

对船用EH36钢的焊缝和热影响区在-20C下的临界CTOD进行测试，以评定其断裂行为。发现焊缝的断裂韧性较差，容易脆性断裂，建议调整熔敷金属的化学成分，来提高焊缝低温抗断裂性能；热影响区的临界CTOD值较高，受焊接热影响较小。