焊接高强度低合金钢产生的层状撕裂

高强度低合会钢焊接时产生的层状撕裂,对重要的结构件是十分有害的。在角接接头,T型接头,开坡口的、不开坡口的,或是它们的组合焊缝的热影响区会产生很大的焊接应力。这种产生于板厚方向上的高拉伸应力的大小,取决于焊缝的尺寸、焊接方法和构件接头处的拘束应力。     

大厚度钢材焊接层状撕裂的防止

介绍香港鸭利洲海上花园桥架焊接工艺，该桥架所用母材系５０ｋｇ级低合金高强度钢、其碳、锰、硫含量高，结构的板厚大，焊缝集中，拘束度大，在焊接生产中发生了大量的层状撕裂，后在不改动母材的情况下，通过焊接工艺的改进防止裂缝的产生。     

海洋平台复杂结构焊接残余应力高效预测及焊接顺序优化

海洋平台轴承座结构具有焊缝多且分布比较集中、采用多种高强钢、各构件厚度差异大、整体尺寸大、焊缝拘束大等特点,焊接易造成该结构高幅值且分布复杂的残余应力.文中综合应用结构简化、带状热源、焊道合并等多种方法,对海洋平台轴承座结构的焊接残余应力分布进行高效预测;并根据实际尺寸制造模拟件,测试该模拟件的应力来验证计算结果;结合计算结果分析了该结构焊接应力集中区域产生的原因,最终运用高效计算方法优化了该结构的焊接顺序,并改善了该结构中危险焊缝的应力状态.分析结果表明:多构件复杂结构焊接时,小刚度构件在易变形的方向上受到其他焊缝收缩产生的弯矩作用是造成结构局部焊缝应力集中的主要原因,调整焊接顺序可以有效避免局部区域的应力集中.     

焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响

采用灰铸铁试样,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和组织结构为研究方向,采用直Y型坡口焊接裂纹试验法,研究了焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响.研究结果表明:焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力σ1分别为-53MPa、-57MPa,σ2分别为-37MPa、-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织.因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生.超声冲击处理减少焊接残余应力的效果和热处理相似.     

T型接头拘束裂纹试验方法研究

根据日本钢结构协会的调查,焊接裂纹的产生,以接头形式而言,T型接头占30％。十字型接头占54％。以裂纹产生部位而言,这两种接头型式的根部裂纹占80％。因此,如何评定T型接头中产生根部裂纹敏感性是钢材工艺焊接性评定的重要内容。目前,我国只有检验焊条用的T型接头焊接裂纹试验方法,而无检验钢材用的T型接头拘束裂纹试验方法。我们结台国外采用的T型可变拘束裂纹试验方法,做了五种T型接头拘束裂纹试样的试验;测定了每种试样的拘束度;确定了拘束度与冷裂纹率的关系。试验结果得到试样拘束度递减顺序基本与裂纹率递减顺序相吻合。本文建议:应根据实际结构的拘束度选择具有相应拘束度的T型接头裂纹试样进行抗裂性试验,同时选择施工的最低环境温度为试验温度,并按钢材特性选择合理的焊接工艺规范。     

铜管路件焊缝致密度检验方法研究

铜管路件主要由铜管及三通接头焊接而成,焊接的质量对水冷系统有很大的影响。本文研究了铜管路件焊缝致密度的检验方法,介绍了铜管路件焊接方法、影响焊接质量的各种因素及焊接工艺过程。提出了铜管路件焊缝致密度检验方法,该方法首先对检验样本进行制备,接着通过由光学显微镜与计算机组成的成像系统对样本焊缝位置进行显微图像采集,对采集到的焊缝显微图像在图像软件中进行处理,获取焊缝缺陷的长度,从而计算焊缝位置的致密度。     

大厚板内部焊接残余应力分布实验研究

本文采用两次切割轮廓法测试55 mm厚对接焊接接头的内部纵向和横向残余应力分布,分析大厚度板单V坡口多道焊接接头的内部应力特征。测试结果表明:轮廓法测试的内部应力结果和热弹塑性有限元数值计算结果符合较好;焊缝及其邻近区域的纵向应力为拉伸应力,峰值拉伸纵向应力出现在焊缝中心距上表面约10 mm深度;接头上半部分拉伸纵向应力幅值大于300 MPa,高拉伸应力分布宽度小于焊缝宽度;接头下半部分(特别是焊缝根部附近)大于200 MPa的拉伸纵向应力分布宽度远大于焊缝宽度;焊缝中心位置横向残余应力从上表面到下表面呈现拉应力-压应力-拉应力的分布趋势,距下表面0～5 mm区域为高横向拉伸应力区(大于300 MPa),且横向拉伸应力峰值出现在下表面附近。     

铝合金活性TIG焊接接头性能研究

针对6061铝合金,采用自行研制的混合活性剂配方,利用正交设计法进行焊接工艺试验,得到一组性能良好的焊接工艺参数。在此焊接工艺条件下,混合活性剂增加熔深效果显著,可一次焊透10 mm的铝板,实现单面焊双面成形。焊后对焊缝的微观组织进行了观察和分析,并通过力学性能试验分析了活性剂对焊缝力学性能的影响。结果表明：与常规TIG焊相比,活性TIG焊的焊缝组织细密,基本不存在气孔、裂纹、夹杂等焊接缺陷;活性TIG焊接接头的拉伸强度和断裂伸长率均可达到与母材相当的水平,焊缝区的硬度明显提高,焊接接头性能良好。     

基于压条拘束的薄板接头焊接失稳控制

将焊接试验与数值模拟相结合，对采用压条拘束控制的2种典型焊接接头失稳变形机理进行了研究。基于热-弹-塑性有限元方法，分别再现5mm厚对接接头和T型接头在常规自由态和压条拘束下的焊接过程，将2种接头计算得到的面外变形与焊接试验后测量的面外变形进行对比，从而验证所采用的有限元计算方法的准确性。分别计算对接接头与T型接头在不同压条拘束距离下的面外变形，并分析拘束距离对2种接头焊接失稳变形的控制效果；比较不同拘束距离下接头的焊接温度场及固有变形，阐明压条拘束控制2种焊接接头失稳变形的机理。结果表明：施加压条拘束使对接接头的纵向固有收缩和横向固有弯曲均减小，从而控制其焊接失稳变形；T型接头施加压条拘束后，几乎不影响纵向固有收缩，但使得横向固有弯曲显著减小，从而达到控制焊接失稳变形的效果。     

抗裂性试板拘束度的有限元计算

近十多年来,有限元方法(FEM)的迅速发展为更严密、更定量化地研究焊接裂缝提供了有力的手段。目前对某些小型试样的拘束度已趋向于用FEM来计算,但是对国内常用的带固定底板的一些试样,却还没有人计算过。我们设计了新的程序对此类试样的拘束度进行了计算、比较,另外,还对计算和实测方法进     

Ti64钛合金窄间隙激光填丝焊接头组织性能

采用钛基金属粉芯焊丝，通过激光填丝焊接方法对Ti64钛合金板进行窄间隙焊接，分析了激光填丝焊接接头各区域的微观组织类型及形貌特征；测试了焊接接头的力学性能，如显微硬度、室温拉伸性能。结果表明：焊缝区(WM)主要由粗大的原始β柱状晶粒和内部网篮状针状α’马氏体组成，热影响区(HAZ)主要由等轴状α相和长条状α相，以及少量次生α_p相组成；在焊缝组织中，小角度晶界主要集中分布在片层组织边界，焊缝中的大角度晶界比例较大，大于15°的大角度晶界占比约85.55%;Ti64钛合金焊接接头的焊缝区都由密排六方(HCP)晶体结构构成，没有发现其他晶体结构；焊接接头的抗拉强度达939MPa，断后伸长率为13%，断裂位置在母材(BM)区域，拉伸断口存在明显的剪切唇，韧窝较深且均匀；焊缝区的平均显微硬度值明显高于母材及热影响区。     

多次返修对应变强化用奥氏体不锈钢焊接接头性能影响分析

为验证应变强化技术的S30408奥氏体不锈钢多次返修后的焊接稳定性,文章采用氩弧焊对焊接试板进行多次返修,通过预拉伸后的拉伸试验、弯曲试验、-196℃低温冲击试验和微观金相等试验。结果表明,S30408焊接接头经过多次返修后,其接头力学性能仍能符合制造标准,但多次返修后焊缝区以及热影响区的低温冲击性能有所下降,尤其是第4次返修后焊缝区的冲击值下降较为明显,因此用于低温产品时不建议进行多次返修。     

2507超级双相不锈钢激光焊接接头组织和力学性能研究

使用氩气作为保护气,采用激光焊焊接2507超级双相不锈钢,获得成型良好的激光焊接接头,利用SEM和EDS研究了接头不同区域奥氏体和主要合金元素的含量,并对接头进行室温拉伸、冲击和硬度测试.结果表明:由于激光焊接过程冷却速度较快,焊缝铁素体主要以垂直于熔合线的柱状晶的形态存在,晶内析出的奥氏体更加细化,接头焊缝区,特别是热影响区中铁素体的含量明显增多.与母材相比,焊缝中主要合金元素在两相中含量的差异明显减小.接头室温力学性能测试结果显示,由于铁素体的含量升高,并且以较为粗大的柱状晶形态存在,导致接头的拉伸强度和硬度升高,冲击韧性明显下降.     

铝合金表面状态对搅拌摩擦焊接头组织和性能的影响

研究了铝合金表面状态对搅拌摩擦焊焊接接头组织和性能的影响。试验结果表明:试板表面油污的存在使得焊接接头强度下降为母材的60%左右,同时显著降低接头的塑性;试板表面的氧化膜和油污还会造成焊核区及焊缝前进侧的残余间混结合线缺陷。对焊接接头拉伸断口进行扫描电镜观察发现:拉伸试样的断口中存在油污和A l2O3的聚集物,这些聚集物会成为拉伸时的裂纹源。断口和力学性能综合分析表明:铝合金表面的油污和氧化膜都会降低搅拌摩擦焊接头的强度和塑性。     

双金属复合海底管道环焊缝坡口开发技术

为解决双金属复合海底管道海上铺设出现的环焊缝未熔合缺陷多、切管返修影响工期的问题,分析缺陷原因,认为焊缝坡口角度是形成未熔合缺陷的主要因素,进行不同角度焊接坡口的对比试验,确定优化后的焊接坡口角度,重新进行焊接工艺评定,并经工程项目验证,此举可使环焊缝未熔合缺陷数量大幅下降,焊接质量提高,保证了施工进度。     

钛合金Ti-6Al-4V ELI厚板多层多道焊试验与数值模拟

对2块厚度为24mm的Ti-6Al-4VELI厚板进行夹角为171.98°的多层TIG焊接试验,基于SYSWELD软件平台,在焊板两端完全刚性固定的装夹条件下数值模拟计算焊接温度场、应力场和焊接引起的变形.计算结果表明,焊接温度场的变化规律符合实际,焊缝区的拉伸残余应力最大,热影响区的压缩残余应力较大.焊接数值模拟得到的残余应力场与试验测量值能较好地吻合,验证了数值模拟模型的准确性.该数值模拟方法可应用到大深度Ti-6Al-4VELI载人舱强度计算中的焊缝残余应力模拟中.     

超声冲击对海洋工程大厚度高强钢焊接残余应力的影响

对海洋工程大厚度高强钢焊接结构焊后焊缝及母材进行局部超声冲击处理,采用X射线衍射法和小孔法测试冲击前后的残余应力,分析超声冲击工艺对焊接残余应力的影响.研究结果表明:大厚度高强钢焊接结构经覆盖焊缝及母材局部超声冲击处理后,焊接残余应力显著降低,冲击区域拉应力全部转化为压应力,压应力大小均匀,XRD测试压应力均值达到母材理论屈服强度的0.50~0.80倍,小孔法测试压应力均值达到母材理论屈服强度的1.10~1.30倍;EQ47拘束态高强钢焊接结构分别采用冲击强度10 s/cm2与20 s/cm2冲击后,冲击区域形成的压应力基本一致,纵向应力与横向应力大小接近,20 s/cm2冲击强度下纵向应力与横向应力接近水平优于10 s/cm2.     

基于激光技术的船用钢板焊接性能分析

激光焊接技术不仅焊接效率高,而且对焊接母材的材料力学损伤小,焊缝强度高,由于大型船舶的壳体均采用高强度钢板进行拼焊,传统的埋弧焊或气保焊难以满足生产需求,因此,将激光焊接技术应用于船舶高强度钢焊接领域成为一种趋势。本文首先介绍激光焊接技术的原理,对影响焊接质量的焊接工艺参数进行分析,最后利用力学拉伸试验进行激光焊接的钢板性能试验。     

钛合金焊接接头疲劳裂纹声发射特征研究

钛合金以其良好的性能得到工业界广泛的应用,但是钛合金建造和焊接工艺极难控制,容易产生焊接缺陷.本文利用声发射技术对不同厚度钛合金焊接接头拉伸和疲劳损伤过程进行动态监测,获得了钛合金焊接接头焊缝从裂纹萌生、扩展、直至断裂过程的声发射事件数量、幅度、危险程度分布特性,提出了钛合金焊接接头疲劳损伤声发射阶段性理论,为声发射技术应用于钛合金结构服役过程的全寿命安全监测提供了理论依据.     

船体焊接接头的拘束度及其对冷裂缝的影响

前言在用低合金高强钢制造船体结构时,如何防止焊接裂缝是一个重要课题。在生产实践中,大家知道,焊接接头的刚性越大越容易产生裂缝;用以防止焊接裂缝的预热温度同接头的刚性大小也有关系。但在过去,对焊接接头的刚性只有定性的概念,而缺少定量的方法,因此在生产实践中,迫切要求解决如下问题:对实际的焊接接头的刚性进行定量评定,以确定在不同刚性水平下某钢种产生冷裂缝的倾向。所谓“拘束度”,就是具体用来评定焊接接头刚性大小的一个力学参量,它对定量研究焊