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焊材中Al、Cu元素对X80管线钢焊接接头组织与性能的影响

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焊材中Al、Cu元素对X80管线钢焊接接头组织与性能的影响

作者：卢杰西南石油大学

学位级别：硕士

X80钢是目前广泛使用的油气输送管线用钢,长输管道的建设往往是依靠焊接来实现,由于管线钢服役环境极端,气候恶劣,易导致其焊接接头部位失效而破裂。本文针对含硫工况下的X80管线用钢,通过设计焊材中Al、Cu元素含量来制作焊条,对X80管... 详细信息

X80钢是目前广泛使用的油气输送管线用钢,长输管道的建设往往是依靠焊接来实现,由于管线钢服役环境极端,气候恶劣,易导致其焊接接头部位失效而破裂。本文针对含硫工况下的X80管线用钢,通过设计焊材中Al、Cu元素含量来制作焊条,对X80管线钢进行手工电弧焊焊接,通过成分分析、金相观察、硬度测试、拉伸试验、冲击试验、硫化氢环境下的电化学腐蚀试验、浸泡腐蚀试验和氢致开裂试验,研究了焊材中Al、Cu元素对X80管线钢焊接接头组织成分、力学性能及含硫环境下的耐蚀性能的影响。焊缝组织成分分析表明：随着焊条药皮中Al、Cu元素的增加,焊缝熔敷金属中两种元素含量相应增加,当药皮中Al、Cu含量分别达到8%时,焊缝两种元素含量分别达到了0.83%和1.16%;焊缝组织主要为针状铁素体、多边形铁素体和粒状贝氏体,在一定范围内,随着Al、Cu元素的增加,焊缝组织中针状铁素体含量均先增加后减少,Al、Cu含量过多时,针状铁素体转变为多边形铁素体,组织粗化,分布不均匀。力学性能试验表明：当焊材单独含A1时,随着药皮中Al元素含量的增加,焊接接头硬度和抗拉强度逐渐升高,而冲击韧性先升高后降低,Al含量为4%时,即熔敷金属中Al含量为0.27%时,韧性最高;当焊材单独含Cu时,随着药皮中Cu元素含量的增加,焊接接头抗拉强度逐渐升高,硬度和冲击韧性则先升高后降低,Cu含量达到6%时,熔敷金属中Cu含量为0.95%,此时韧性最高;当焊条药皮中同时含有Al和Cu且其总量为8%时,含有2%的Al和6%的Cu的情况下,焊缝金属强度及韧性均达到最高值,此时焊缝金属含Al为0.17%,含Cu为0.94%。硫化氢环境下的腐蚀试验表明：在电化学腐蚀环境下,焊材药皮单独含Al为6%时,X80钢焊接接头具有最小的腐蚀倾向,含量为4%时则具有最低的腐蚀速率,单独含Cu为2%时腐蚀倾向最小,含量为6%时腐蚀速率最低,若药皮中Al、Cu总量为8%,含2%的Al和6%的Cu时,焊缝的电化学腐蚀倾向和腐蚀速率均较低;在硫化氢均匀腐蚀环境下,随着药皮中Al、Cu元素的增加,X80焊接接头在饱和硫化氢环境下的腐蚀速率均先降低后升高,焊条药皮中单独Al含量为2%时,腐蚀速率达到最低值0.4843mm/a,此时焊缝熔敷金属中Al含量为0.15%,药皮中单独Cu含量为4%时腐蚀速率达到最低值为0.4895mm/a,此时焊缝熔敷金属Cu含量为0.67%,若药皮中Al、Cu,总量为8%时,则在2%的Al和6%的Cu情况下,焊接接头具有较低的均匀腐蚀速率;在硫化氢氢致开裂试验环境下,所有试样观察面均未观察到氢致裂纹的产生,当焊材药皮中Al或Cu含量为8%时,焊缝中Al含量达到0.83%,Cu含量达到1.16%,均不会导致材料的抗氢致开裂性能的严重恶化。

关键词：焊材 X80管线钢焊接接头组织性能硫化氢

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我国焊接药剂分析方法的应用现状

冶金分析 2021年第7期41卷 1-9页

作者：刘攀李景滨何鹏飞常国梁朱珍彪张欣耀中国船舶集团有限公司第七二五研究所(洛阳船舶材料研究所) 洛阳双瑞特种装备有限公司

焊接药剂由多种硅酸盐、碳酸盐、氧化物、氟化物、铁合金、金属粉等无机物及有机物经熔炼、烧结、粘结或混合制成,是重要的钢铁、镍基合金熔焊用材,在焊接过程中起到造渣、脱氧、造气、稳弧、合金化等作用。准确、快速地测定元素成分及... 详细信息

焊接药剂由多种硅酸盐、碳酸盐、氧化物、氟化物、铁合金、金属粉等无机物及有机物经熔炼、烧结、粘结或混合制成,是重要的钢铁、镍基合金熔焊用材,在焊接过程中起到造渣、脱氧、造气、稳弧、合金化等作用。准确、快速地测定元素成分及物相构成,对焊接药剂的性能评价、质量控制等具有重要意义。基于由传统化学分析到现代仪器分析,由单元素测定到多元素联测的发展脉络,系统综述了焊接药剂分析方法及前处理技术的应用现状,并展望发展趋势。

关键词：焊材焊剂化学分析仪器分析湿法分析前处理物相分析

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立磨辊焊接工艺技术与应用

装备制造技术 2022年第11期 100-103页

作者：成世奇杨华余波广西柳钢工程技术有限公司广西柳州545002

立磨辊由于其具有长寿命、高效率、可多次修复重复使用等特点,广泛使用于水泥、火电、矿山等领域。立磨辊是矿渣立磨机重要部件之一,大多数的立磨辊均包括带中心安装孔的辊体,由于工作面在矿渣研磨过程中极易磨损,制造时辊体采用高铬铸... 详细信息

立磨辊由于其具有长寿命、高效率、可多次修复重复使用等特点,广泛使用于水泥、火电、矿山等领域。立磨辊是矿渣立磨机重要部件之一,大多数的立磨辊均包括带中心安装孔的辊体,由于工作面在矿渣研磨过程中极易磨损,制造时辊体采用高铬铸铁铸成,不仅生产成本高,而且工作面磨损后修复难度极大,重复利用的比例极低。为了降低使用成本,目前行业上使用的立磨辊多为复合辊,复合立磨辊包括辊体和设在所述辊体周向的耐磨合金层,辊体为铸钢件,通过在辊体的周向堆焊耐磨合金层来提高立磨辊的使用寿命,但由于辊体的材质与耐磨合金的成分差别太大,在堆焊质量控制上存在较大难度,因此,确保焊接质量成为一个最为主要的因素。如何在堆焊过程中,通过控制多种参数,在辊体的周向堆焊与辊体的铸钢基体结合性好的焊接质量高的耐磨合金层是矿渣立磨机制造从业者亟待解决的问题。通过合理的排布焊接现场焊接工装,制定合理的焊接工艺,有效地提高了辊子的耐磨性和使用质量,从而减少辊子焊接次数,降低修复成本,提高生产效率。

关键词：立磨辊高铬铸铁焊接工艺焊材

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低碳焊材在15CrMo钢焊接中的应用研究

铸造技术 2017年第7期38卷 1738-1741页

作者：汤振兴闫芳刘继鹏郑州航空工业管理学院土木建筑工程学院河南郑州450000 河南工程学院土木材料工程学院河南郑州450001

以A102奥氏体不锈钢焊条、R307珠光体耐热钢焊条和Ni317镍基焊条为焊接材料,对15CrMo钢进行手工电弧焊焊接处理,对比分析了3种不同焊接接头的焊缝组织与碳元素分布。结果表明,A102奥氏体不锈钢焊接接头的钢结构母材侧出现了5μm的脱碳层... 详细信息

以A102奥氏体不锈钢焊条、R307珠光体耐热钢焊条和Ni317镍基焊条为焊接材料,对15CrMo钢进行手工电弧焊焊接处理,对比分析了3种不同焊接接头的焊缝组织与碳元素分布。结果表明,A102奥氏体不锈钢焊接接头的钢结构母材侧出现了5μm的脱碳层,A102侧出现了10μm的增碳层,碳元素从钢结构母材向A102侧发生了碳迁移。在Ni317侧和钢结构母材侧都没有出现脱碳层或者增碳层,在靠近钢结构母材侧的碳元素峰值较母材有所增加但是幅度不大,Ni317镍基焊接接头中没有发现明显的碳扩散和迁移。在采用R307珠光体耐热钢焊条对钢结构进行焊接和时效热处理过程中,熔合区界面处的碳含量发生了扩散和迁移,且方向为从R307侧向钢结构母材侧移动。对比分析可见,Ni317镍基焊接接头的焊接组织较好,可作为生态钢结构的焊材。

关键词：钢结构焊材脱碳层增碳层碳浓度

国产核级2.25Cr1Mo钢及其配套焊材水蒸气氧化试验研究

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国产核级2.25Cr1Mo钢及其配套焊材水蒸气氧化试验研究

作者：李瑞涛华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

蒸汽发生器是钠冷快堆的重要核心部件之一。国外已有钠冷快堆的蒸汽发生器换热管多采用核级2.25Cr1Mo钢。但我国缺乏核级2.25Cr1Mo钢及其配套焊材的生产经验,这限制了我国钠冷快堆的快速发展。目前,核级2.25Cr1Mo钢及其配套焊材的国产... 详细信息

蒸汽发生器是钠冷快堆的重要核心部件之一。国外已有钠冷快堆的蒸汽发生器换热管多采用核级2.25Cr1Mo钢。但我国缺乏核级2.25Cr1Mo钢及其配套焊材的生产经验,这限制了我国钠冷快堆的快速发展。目前,核级2.25Cr1Mo钢及其配套焊材的国产化工作正在积极进行中。蒸汽发生器各部件在高温水蒸气环境下的氧化是影响其安全、高效运行的重要因素。开展国产核级2.25Cr1Mo钢及其配套焊材的抗蒸汽氧化研究,对于推进快堆蒸汽发生器材料国产化、加快我国大型钠冷快堆的发展具有重要意义。本文针对国产核级2.25Cr1Mo钢及其配套焊材开展了长时水蒸气氧化试验,借助氧化动力学分析、表面及截面氧化物微观形貌观测、元素及物相分析等方法对试样进行了分析。国产核级2.25Cr1Mo钢在溶解氧含量小于20ppb的水蒸气（500℃/17MPa）环境下,氧化动力学近似符合抛物线规律。氧化膜具有典型的双层结构,外层氧化物为Fe3O4,内层氧化物为Fe3O4和Fe3-xCrxO4的混合物。铬含量的微小变化会对国产核级2.25Cr1Mo材料的氧化增重产生影响,表面粗糙度会对内层氧化膜厚度均匀性产生影响,未观测到形状因素导致的生长应力差异对材料氧化产生影响。在溶解氧含量8000ppb的水蒸气（500℃/0.1MPa）环境下,两种焊丝的抗氧化性能随铬含量的增加而增加,不同焊接参数的焊材熔覆金属试样氧化增重随焊接线能量增加而增加。所有焊材试样的氧化动力学近似符合立方规律,氧化膜都具有典型的双层结构。外层氧化膜中观察到了较多薄片状Fe2O3氧化物,内层氧化膜中检测到了富铬的Fe3-xCrxO4氧化物。

关键词：国产核级2.25Cr1Mo钢焊材水蒸气氧化铬含量焊接线能量

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凯泰焊接做模具堆焊领域的先行军和领航者

锻造与冲压 2022年第9期 35-40页

作者：张明伦 FM

堆焊修复是将模具缺陷去除后焊接,待焊材充填好缺陷部位,再重新加工出型腔的一种技术,堆焊后的模具损坏后可以继续修复,一副模具可以反复几十次修复。堆焊修复后的模具型腔表面硬度和使用寿命比原模具还要高,同时,堆焊修复可以使模具费... 详细信息

堆焊修复是将模具缺陷去除后焊接,待焊材充填好缺陷部位,再重新加工出型腔的一种技术,堆焊后的模具损坏后可以继续修复,一副模具可以反复几十次修复。堆焊修复后的模具型腔表面硬度和使用寿命比原模具还要高,同时,堆焊修复可以使模具费用大幅下降。一般情况下,堆焊后的模具寿命能提高50%~200%,费用可以节省20%~60%。

关键词：堆焊修复模具型腔模具寿命表面硬度模具费用焊材使用寿命领航者

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热作模具堆焊修复再制造技术发展现状与趋势

热加工工艺 2019年第5期48卷 10-16页

作者：胡随芯秦训鹏胡泽启邓庆文武建祥武汉理工大学汽车工程学院湖北武汉430070 现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070 湖北三环锻造有限公司湖北谷城441700

在分析了热作模具发展概况、服役条件及失效形式的基础上,从模具修复再制造的角度总结了目前常用的模具修复手段,尤其是具有诸多优点的堆焊修复技术,分析了电弧、等离子和激光修复的异同点及适用范围。概述了热作模具堆焊修复的材料、... 详细信息

在分析了热作模具发展概况、服役条件及失效形式的基础上,从模具修复再制造的角度总结了目前常用的模具修复手段,尤其是具有诸多优点的堆焊修复技术,分析了电弧、等离子和激光修复的异同点及适用范围。概述了热作模具堆焊修复的材料、工艺及工序等因素对修复再制造精度、性能的影响。指出建立热作模具修复再制造寿命评价体系,开发模具修复用的高性能、系列化材料,与智能控制、增材制造、近净成形相结合,是未来热作模具堆焊修复发展的趋势。

关键词：热作模具修复与再制造堆焊近净成形焊材

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S30432钢不同焊材焊接接头组织性能

金属热处理 2012年第9期37卷 45-50页

作者：刘福广李太江陈伟武朱建华王彩侠李广田王磊张将军西安热工研究院有限公司陕西西安710032 华能海门电厂广东汕头515000 华能金陵电厂江苏南京210034 山西鲁能河曲发电有限公司山西河曲036500

研究了超超临界锅炉用S30432钢采用不同焊材焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,S30432钢分别采用YT-304H、ERNiCrMo-3、ERNiCrCoMo-1焊材焊接接头经650℃×7000 h时效后,仍可保持较高的室温强度,焊缝金属均具有一定的时效脆化倾向... 详细信息

研究了超超临界锅炉用S30432钢采用不同焊材焊接接头的显微组织和力学性能。结果表明,S30432钢分别采用YT-304H、ERNiCrMo-3、ERNiCrCoMo-1焊材焊接接头经650℃×7000 h时效后,仍可保持较高的室温强度,焊缝金属均具有一定的时效脆化倾向,ERNiCrMo-3焊缝时效后的韧性最低;3种焊材焊接接头都具有优异的高温持久性能。显微组织分析认为,YT-304H焊缝强度的保持主要源于细小富Cu相和MX相的弥散分布,ERNiCrCoMo-1、ERNiCrMo-3焊缝时效后的主要强化相分别为γ'和γ″,ERNiCrMo-3焊缝晶界附近针状δ相和σ相的密集分布,导致了该焊材焊缝金属时效后冲击性能恶化。

关键词： S30432钢焊材焊接接头组织性能

焊材匹配与钢板合金成分对X80管线钢管低温韧性的影响

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钢管 2021年第4期50卷 20-24页

作者：张婷婷刘志华金振亚姚洪昆嵇峰安徽工业大学安徽马鞍山243002 南京巨龙钢管有限公司江苏南京210061 中国石化国际事业有限公司北京100728

研究了不同焊材匹配对X80管线钢管焊缝低温(-45℃)冲击韧性的影响,优选出适用于低温直缝埋弧焊管焊接的焊材匹配方案;采用同种焊接工艺对两种不同合金体系的X80钢级管线钢管进行焊接,研究了不同合金成分对钢管DWTT性能、焊接热影响区低... 详细信息

研究了不同焊材匹配对X80管线钢管焊缝低温(-45℃)冲击韧性的影响,优选出适用于低温直缝埋弧焊管焊接的焊材匹配方案;采用同种焊接工艺对两种不同合金体系的X80钢级管线钢管进行焊接,研究了不同合金成分对钢管DWTT性能、焊接热影响区低温冲击韧性的影响。研究结果表明:采用低S、P杂质的高碱度氟碱型烧结埋弧焊剂匹配Mn-Mo-Ti-B系埋弧焊丝可使焊缝获得优良的低温冲击韧性;在X80管线钢中适量添加Ni同时微调Si、Mo、Cu、Ti含量,可以有效改善母材低温DWTT性能和热影响区的低温冲击韧性。

关键词： X80管线钢焊材冲击韧性低温