沪通长江大桥横港沙浅水区112m简支钢桁梁箱形杆件焊接工艺试验研究

沪通长江大桥横港沙浅水区7孔112m简支钢桁梁箱形杆件采用的Q370qE和Q420qE钢焊接性较好,主要焊缝类型为棱角焊缝和T形接头坡口角焊缝。采用双丝埋弧焊焊接工艺焊接棱角焊缝,双丝电源类型为直流电源+交流电源组合,双丝间距30cm。为研究该焊接工艺的可行性,进行焊接工艺评定试验,制作Q370qE和Q420qE两种不同材质的棱角坡口形式焊接试件,在焊接过程中发现问题并及时调整预定的焊接工艺参数,焊后对试件进行焊缝缺陷、拉伸、冲击、硬度和宏观金相等检测并进行分析。结果表明:焊缝无损检测、力学性能检测、硬度检测及宏观金相检查等试验的检验结果均符合标准要求,验证了所制定的双丝埋弧焊焊接工艺的可行性。实践证明,双丝埋弧焊焊接工艺的运用缩短了箱形杆件的制作工期,提高了箱形杆件的焊缝质量。     

Q420qE高强度结构钢的焊接接头力学性能标准

南京大胜关长江大桥采用Q420qE高强度结构钢。根据对焊接桥梁结构细节分类及其裂纹体模型的断裂力学分析、结构应力分类,给出3类结构细节的裂纹体断裂驱动力的典型结果。根据对Q420qE钢板及其焊接接头的全厚度深缺口宽板拉伸试验、夏比V形缺口冲击试验得到的大量试验结果,进行量化的统计分析,给出Q420qE钢板及其焊接接头的断裂抗力表达式。结合该桥Q420qE钢构件焊接接头的应力水平,根据断裂力学判据KI≤KC和计算、试验结果最终确定该桥Q420qE高强度结构钢的焊接接头力学性能标准。     

沪通长江大桥天生港专用航道桥Q500qE钢焊接工艺试验研究

Q500qE高强度桥梁钢具有高强度、高韧性的优异性能,可减小桥梁结构截面、自重,增大跨径及承载力,但Q500qE钢的焊接工艺研究目前尚属空白。鉴于此,以沪通长江大桥天生港专用航道桥为背景,对Q500qE钢进行了焊接性试验、焊接材料选配试验和焊接工艺评定试验,研究适用于Q500qE钢的焊接方法、焊接材料和焊接工艺参数等焊接工艺。试验结果表明,超低碳贝氏体组织的Q500qE钢冷裂敏感度低,可焊性良好;根据Q500qE钢不同焊接接头形式,确定的焊接方法及强韧性匹配焊接材料可行;焊接试件的各项检测指标均能满足标准要求;通过试验确定的焊接工艺参数正确,工艺措施得当。Q500qE钢焊接工艺研究结果已用于指导该桥Q500qE高强度桥梁钢的焊接。     

690 MPa级高性能桥梁钢工程应用

武汉汉江湾桥作为十三五国家重点研发计划中的示范工程,在主桁结构设计中结合受力特性及构造特点,采用了Q690qE高性能桥梁钢。Q690qE高性能桥梁钢在母材研制过程中采用了低碳多元微合金化思路,其组织形态为低碳贝氏体,通过调整C、Mn、微合金元素含量及降低碳当量保证其低温冲击韧性与焊接性能,采取TMCP加回火的生产工艺保证低屈强比和综合性能。在焊接性能及工艺试验研究中,对不同焊接方法所匹配的焊接材料进行了研究,并总结了严格控制热矫温度在650℃以下、严格执行焊前预热、焊后缓冷的工艺要求及减小焊缝氢脆问题等关键质量措施。通过引入脆性断裂极限状态理论,采用CTOD试验并辅以宽板拉伸试验作为验证手段,确定不同工作温度下,Q690qE高性能桥梁钢容许使用的最大厚度,对其防断服役性能进行评价。Q690qE高性能桥梁钢除具有较高强度外亦兼具良好的焊接性能和防断性能,其应用进一步完善了我国高性能桥梁钢的技术体系。     

东平水道大桥钢梁焊接工艺评定试验

武广客运专线上的东平水道大桥是一座由武广客运专线和广茂线合建的大跨度4线铁路钢桁拱桥。跨度布置为(99+242+99)m,钢桁拱采用栓焊结构,采用Q370qE、Q370qD、Q345qD材质,选择代表各种材质、板厚的共26组接头进行对接焊缝、角焊缝工艺评定试验及整体节点板双面围焊缝工艺评定试验,其焊缝金属拉伸、接头拉伸、接头冲击和弯曲、硬度和宏观断面酸蚀试验结果表明接头各项力学性能均符合相关规范和设计文件要求。     

果子沟大桥Q370qE钢焊接对接接头的超声冲击试验研究

采用超声冲击技术对果子沟大桥Q370qE桥梁用钢焊接对接接头进行了全覆盖超声冲击处理(Ultrasonic Im-pact Treatment,UIT),并通过XRD、红山-10T型高频疲劳试验机等对UIT前后Q370qE焊接接头的表明形貌、残余应力、疲劳性能的变化进行了测试和分析。结果表明,UIT使左焊趾附近的残余压应力由-25.6 MPa增高达-240.8MPa,使右焊趾附近17.2MPa的残余拉应力转变为-196.3MPa的残余压应力;使焊接接头在应力R比为-1,应力范围为±270MPa的条件下,其疲劳寿命为22954,经超声冲击处理后焊接接头在相同条件下其疲劳寿命为46523。对比未处理试样,UIT处理试样的疲劳寿命至少提高了1倍多。     

沪通长江大桥高性能结构钢的研发与应用

针对高速铁路大跨度桥梁的特点,总结该类桥梁用系列高性能结构钢的研发与应用。采用低碳多元微合金化的成分设计、TMCP工艺,在京沪高速铁路南京大胜关长江大桥上研发应用了Q420qE高性能结构钢,钢种晶粒细化、软相铁素体和硬相贝氏体组织适度,结构钢具有较高的强度、良好的低温韧性和焊接性能。采用类似的技术路线,在沪通长江大桥上研发应用了Q500qE高性能结构钢。继2个钢种成功应用后,采用低碳微铌合金化成分研发了Q370qE高性能结构钢作为钢桥大量使用的最基本的用材。Q370qE-Q420qE-Q500qE系列高性能结构钢成功研发,并已经在桥梁里程碑式工程上得以应用。     

公路斜拉桥中焊接残余应力的减小与消除的探析

公路斜拉桥锚拉板的焊接残余应力对锚拉板的疲劳寿命产生直接影响,对斜拉桥的使用寿命起决定作用,因此研究如何减小和消除公路斜拉桥锚拉板焊接残余应力具有重要意义。运用超声冲击设备,对斜拉桥锚拉板适用Q370qe钢材焊接热影响区实施超声冲击试验,采用盲孔法检测超声冲击前后热影响区的应力,通过探讨热影响区焊接残余应力在不同超声冲击处理工艺下产生的改变,并分析其规律,继而为斜拉桥锚拉板的生产制造提供有效建议。试验结果表明,超声冲击处理可以把Q370qe钢板焊接残余拉应力转变成压应力,对斜拉桥锚拉板焊接残余应力的减小和消除有比较好的成效;在冲击时间不变的情况下,增加冲击电流可以增大冲击力,使得残余应力焊接热影响区塑性变形和位错结构改变增大,继而消减率随之增加,但是增加的速度减缓;在冲击电流不变的情况下,冲击时间增加,消减率没有显著的变化规律。     

铝合金活塞环槽的氩弧强化工艺

以铁作为活塞铝合金的强化元素之一,利用氩弧堆焊和氩弧重熔将合金元素熔入铝活塞环槽区域使其强化。研究了活塞环槽的氩弧强化工艺,分析了活塞铝合金的焊接性及氩弧强化区的成分、硬度和组织形态。研究表明,在铝活塞上用氩弧局部熔入合金元素时焊接性良好,焊缝组织均匀,堆焊层与基体结合良好。采用氩弧局部强化可提高环槽的硬度和高温耐磨性。     

车门用异种镀锌钢板激光焊接工艺及性能研究

针对车门用0.7 mm厚的St17E和FC180/340HD异种镀锌钢板，开展激光焊接试验研究。研究关键工艺参数（激光功率、焊接速度）对焊缝表面形貌和横截面的影响，分析焊接接头微观组织分布特征，评估接头力学性能。研究结果表明，激光功率和焊接速度分别为1 300 W和2.0 m/min时，焊接飞溅较少，焊缝表面光滑。随着激光功率增加和焊接速度减小，焊缝熔深和面积增加。焊接接头的St17E母材区的硬度最低，焊缝区硬度远高于母材区。优化参数条件下获得的焊接接头拉伸试样在St17E母材区发生断裂。     

汽车用6K31铝合金直流缝焊试验研究

采用单相次级整流缝焊机对汽车用6K31铝合金进行了缝焊工艺试验，并对接头的组织和性能进行了分析讨论。试验结果表明，6K31铝合金缝焊接头的热影响区硬度最低，是接头的最薄弱环节；拉剪试件的起裂部位为韧性断口，裂纹的扩展区及最后断裂区为混合断口。     

沪通长江大桥天生港专用航道桥主桁关键节点制造技术

沪通长江大桥天生港专用航道桥为(140+336+140)m钢桁拱桥,其中主墩支座处的加劲弦节点杆件为Q500qE钢,采用栓焊结合的整体节点构造,结构形式和连接关系复杂、焊缝密集,制造难度大。制造过程中,采用"正装法"解决了复杂结构的空间几何关系精度控制和磨光顶紧难题;试验比选确定了不同部位合理的焊接工艺,解决了新材料Q500qE钢焊接难题;通过预变形、自约束、它约束相结合的技术措施,实现了对焊接变形的有效控制;采用大型数控钻床制孔工艺,确保了孔群的空间关系精度;采用大型落地镗床均温加工方法,确保了超大底板平面度的高精度要求。     

合金元素对球铁焊接接头白口倾向的影响

通过改变焊条药皮成分，系统地研究了C、Al、Si、Bi对球铁焊接接头半熔化区白口宽度的影响。研究结果表明，在一定范围内增加焊缝中C、Al、Si或Bi的含量，有利于减少半熔化区白口的宽度，若将适量的上述元素同时加入，则白口宽度可降至1．8mm。由此可见，在球铁焊缝中加入适量的多元合金元素，是降低半熔化区白口宽度、改善焊接接头加工性能的重要途径。     

车身钢板激光双光束焊接技术研究

利用进口大功率CO2激光器,采用双光束激光焊接方法研究了车身镀锌钢板和裸板激光焊接工艺、焊缝组织和性能;分析了锌层对镀锌钢板激光焊接的影响。结果表明,双光束横移激光焊接较单光束焊接有更好的填充接头间隙能力,但如果光束偏离焊缝中心线将削弱这种能力。     

DP800高强钢板的点焊工艺性能研究

对800MPa级国产双相钢板（DP800）进行了电阻点焊工艺研究,并对点焊部位进行金相分析、显微硬度分析、剪切试验及扫描断口分析。双相钢板点焊接头的断裂方式以韧性断裂为主;最佳工艺参数为焊接电流11000A、焊接时间30周波、焊接压力0．25MPa。     

AZ91D镁合金电子束焊接头显微组织

在加速电压60kv、电子束电流为40mA、焊接速度10mm／s、真空度0．2Pa下,实现了AZ91D镁合金的真空电子束焊接。采用金相显微镜及显微硬度计对AZ91D镁合金电子束焊接头的显微组织及显微硬度进行了分析。结果表明,AZ91D镁合金电子束焊接接头主要由焊缝、部分熔化区、热影响区及母材组成,焊缝区由均匀细小的等轴晶组成,AZ91D镁合金电子束焊的熔合线不明显,而出现部分熔化区,AZ91D镁合金电子束焊的热影响区很窄,且难以分辨。电子束焊焊缝区由于显微组织的细化,显微硬度接近母材的硬度。     

屈服强度550 MPa级高强度高成形性钢板的开发研究

针对薄板坯连铸连轧的工艺特点,研究了薄板坯连铸连轧钢板生产中V在连铸、均热、轧制和冷却各工艺环节的析出规律,以及微合金沉淀析出对变形奥氏体再结晶和铁素体相变的影响。并利用V微合金化技术,采取相应的生产控制工艺,成功地开发了屈服强度550MPa级高强钢板。开发的V微合金高强钢板具有优异的韧性、冷成形性能和良好的焊接性能,完全满足汽车、半挂车、工程机械行业的冲压成形及焊接性能的要求。     

CR1500HF镀锌热成形钢点焊接头性能研究

采用电阻点焊工艺研究模压淬火态CR1500HF镀锌热成形钢焊接接头性能,分析不同工艺参数对焊点接头性能的影响,并比较了镀锌涂层和裸板热成形钢焊接工艺窗口。结果表明,镀锌板焊接工艺窗口为1.2～1.6 kA（裸板的焊接工艺窗口为1.4～1.8 kA）。且随着电极压力的增大,焊接电流逐渐增大;焊接过程中镀锌板熔核中并未出现液态金属致脆(Liquid Metal Embrittlement,LME)现象。     

ATV车架焊接工艺流程分析

ATV车架焊接的好坏与车架材料、工装固定、焊丝种类、焊接电流和焊接顺序等密切相关,焊接前可结合CAE分析和残余应力分布的预判来确定车架材料及焊接顺序;在进行跑车试验前,先检查焊接质量,如焊接接头所包括的焊缝、熔合区和热影响区等,以设定整个工艺流程;用材料试验法对关键点的焊接接头进行检查,可对焊接工艺给出合理判断.     

薄镀层热成形钢激光填丝焊的焊缝特征及性能

为降低镀覆在钢板表面的铝硅镀层对激光接头的不利影响,采用薄镀层热成形钢材料配合激光填丝焊技术,获得了焊缝内铝质量分数小于1%的激光填丝焊接头。对该接头进行了宏观及微观组织分析,发现热成形后焊接接头组织被全马氏体组织取代,避免了软化现象。力学性能分析表明,热成形前后试样的抗拉强度从约570 MPa提高到约1 500 MPa,接头的薄弱环节位于母材,高速拉伸对接头的抗拉强度没有不良影响,而断裂伸长率受影响较大。