大厚度焊接接头不同厚度部位焊缝纵向力学性能差异性试验.doc

1、大厚度焊接接头不同厚度部位焊缝纵向力学性能差异性试验.txt 同志们：别炒股，风险太大了，还是做豆腐最安全！做硬了是豆腐干，做稀了是豆腐脑，做薄了是豆腐皮，做没了是豆浆，放臭了是臭豆腐！稳赚不亏呀！ 本文由 yituanxue 贡献pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。焊接（）大厚度焊接接头不同厚度部位焊缝纵向 力学性能差异性试验上海锅炉厂有限公司核电化工设备公司（） 张茂龙丁必学懿建明摘要按照压水堆核电站核岛主设备主环缝等大厚度焊接接头的结构特征、材料和焊接工艺等条件，制备焊 接试件，对试件接头不同厚度部位的焊缝金属进行室温和拉伸、和一冲

2、击以及硬度试验，分析并比 较纵向力学性能差异性试验结果表明：低合金钢焊接接头纵向焊缝金属力学性能的差异是不明显的。关词：爆缱金属力学性能试验棚 订 砸 削 瑚风啦功埘咖 ，哗，雌啪，粕肺删砌呜咖 冲 “虬，皿洄，似“甜 盯萨 朗哪 一种盯砒，皓 屺 弛蛐 跚一，舢 丑 船吕 诘 瑚 砒 蕊睇 蛐 地姻 煳出迫 对于压水堆核电站核岛主设备如反应堆压力容 器、蒸汽发生器和稳压器等主环缝和接管焊缝等大厚 度焊接接头，在焊接工艺评定试验和产品焊接接头见 证件技术要求中，在接头厚度方向，焊缝金属力学性能 试样要求分多层（分不同部位）截取。国际上遵循的核 电站设计和建造重要规范之一，法国压水堆核岛机械 设

3、备设计和建造规则（） ，对于焊缝金属拉 伸和冲击试验，规定要求分三层截取试样。在具体的 设备制造技术条件中，最多则要求分四层截取试样，试 样数量多。本文通过一系列大厚度焊接接头的试验，确定在不同厚度部位的焊缝力学性能的差异程度，为 大厚度接头焊缝金属力学性能取样的截取部位和数量提出合理的建议而提供依据。 试验材料 试件母材采用法国公司进口的锻 件，符合法国规范中相关的规定。焊 接材料采用德国公司进口的核级焊丝和焊剂，焊丝直径西，型号为一，符合第卷篇 中相关规定。锻件和焊接材料熔敷金属的典 型化学成分和主要力学性能分别见表和表。表 中，锻件和焊缝金属均为经过了 的模拟 焊后热处理状态。裹材料化学

4、成分万 方数据焊接（） 表材料的主要力学性能。试件室温（保载 ）（）廿（）一！塑单个 平均 单个平均；：旷。占（）砂（）：盯 ，单个平均焊接试验条件 按照核岛主设备的制造技术条件的要求，设定了案裂墨蓑篙誊黧鬟裁嚣关，娄箨嚣主霉退火（消除应力和恢复性能）热处理。襄焊接试件尺寸及热处理条件预热温度极性焊接电流电弧电压焊接位置焊接速度（?“）层间温度 一后热处理参数一 平焊力学性能试验续果和讨论 主要对焊缝金属拉伸性能（试样轴线平行于焊接 方向） 、冲击性能和硬度项目在不同的厚度部位截取试 样和进行试验，试样截取部位分表层、“ 和根部区域如图所示。拉伸试样采用圆形，试样直径 ，标距 ，试样符合标 准

5、要求，试验按标准实施。冲击试样采用尺寸为 实施。、缺口深度为 的标准夏比形缺口试样，试验按照标准 图至图分别为焊缝金属室温和的抗拉 强度、屈服极限和伸长率在接头厚度方向不同部位的 分布曲线；图为焊缝金属 和一冲击功在接 头厚度方向不同部位分布曲线；图为焊缝金属。 硬度值在接头厚度方向不同部位分布陆线。从图至 图力学试验结果分布曲线图上可以发现，不同的试 件厚度、坡口宽度和不同的热处理规范，同一试件接头 焊缝金属在厚度方向上性能的变化趋势是不明显的， 虽然不同试件由于热处理时间等因素不同而导致某些 项目性能有比较明显的差异，但同一块试件的焊缝金 属在厚度方向上无论是拉伸性能还是冲击性能或硬图取样

6、部位示意图度，其差异都是不明显的。，馏万 方数据焊接（）廿试：件口一试件告试件一试件试件试件芒皇击酵 艇罨越迥巽垲瑚伽咖啪咖渤姗渤取样部位 ）摩温取样部位 图焊缝金属抗拉强度在各取样部位的分布曲线睁试件 口一试件试件 一试件试件试件击萼刨鐾西取样部位室温取样部倪图焊缝金属屈服强度在各取样部位的分布曲线书斌件姐一试件试件一试件试件试件一著 璺一三 罢碧取样部位 （旬室温堡鞋辇 翌取样部位 图焊缝金属的拉伸伸长率在各取样的分布曲线对多层多道焊接接头，后一焊道的加热冷却过程 导致的膨胀和收缩对前面焊道必然产生一定弹塑性变 形和热疲劳作用，使得在焊缝和近缝区产生残余应力 和塑性变形，如果焊接试件没有拘

7、束，接头的变形特别 是角变形将会很大，因此对于板状焊接试件，在试件的 反面必须装焊拘束度足够的防变形肋板，通过外加强 制拘束的方法控制变形，如同产品接头，由于结构拘束 作用，焊接变形受到了严格限制。这种方式将导致更大的焊接残余应力和焊道局部塑性变形。上述这些因 素对焊缝盒属的力学性能的影响是不能忽视的，但是， 如果接头焊后经过退火热处理（消除应力和恢复性 能） ，这种影响就能得到消除，试验结果已经说明了这 点。因此，对于低合金钢焊接接头，如果焊后进行足 够温度和时间的退火处理，使焊接残余应力得到松弛， 性能恢复，则厚度方向上焊缝金属力学性能就能基本 达到一致。从试验结果可以发现，如果试件焊后热

8、处理万 方数据！苎！竺兰争试件，口斌件试件一一一二二一。一试件试件试件瑚 瑚薯瑚 毛吨瑚雷 伯吲啪 舯。餐丑量量啪加股样部位取样部位图焊缝金属冲击功在各取样部位的分布曲线人力，缩短生产周期、降低生产成本都是有现实意义的。 结越雕论（）低合金钢锻件焊接接头经过焊后退 火热处理后，接头厚度方向焊缝金属力学性能的差异 是不大的，没有明显的变化趋势。 （）对大厚度低合金钢锻件焊接接头，焊 缝金属力学性能试样分多层截取意义不大。在取样部位或一个部位截取少量试样进行试验，其结果应具 有足够的代表性。 参考文献图焊缝金属 。硬度规范一致，对不同的试件厚度和接头形式，焊缝金属的力 学性能基本是在同一个水平上。

9、作者认为，焊接试件 分层取样的意义不大，试样数量也无必要太多，对拉伸 试样，每个试验温度取至个试样，对冲击，每个试 验温度取组（个）试样。这样，焊接工艺评定试件 和产品焊接见证件的尺寸可以减小，对节约材料、能源、作者筒介：核工业第二研究设计院压水堆核岛机械设备设计和建造规 则， （收稿日期约）张茂龙，生，大学本科，高叛工程师。主要研 究核电谩鲁、化工压力容器焊接和热处理工艺。争。 “。￥分类广告廿一竹苜寺焊接工艺软件的容量，种接头，种钢号，种焊接方法，简单快捷的操作，为你提供数以百亿计的符合焊接法规的如下服务：编制 ，查询新的焊接参数，导找新的焊接方案解决焊接疑难。 详情请到网址查询，或打电话

10、，或发邮件到：沈阳热力装备制造有限公司向您提供型埋弧自动焊用烧结焊剂生产线目前蛊内烧结焊剂年产仅为 吨，并且需求每年以 的速度递增。我公司研糊成功的目前匿内最先进的娆结型焊剂生产线， 年产量可达电焊条烘干妒节能、降耗技术改造工程热源采用节能型高效燃煤热风炉。在不改变老式焊条烘干炉原有结 构及传动系统的情况下，稍加改造，即可进行主产，两个月就能收回设备 改造的投资。该项目改造后可大大降低电焊条的生产成本节省不必要 的投资。吨，每班只需人操作，能耗低，总装机鸯，确甜保每吨利润 元，全套设备只需万元。详细资料请访问：州电话：一地址：沈阳市赫家屯区枫扬路号万 方数据大厚度焊接接头不同厚度部位焊缝纵向力

11、学性能差异性试验作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数： 张茂龙， 丁必学， 樊建明 上海锅炉厂有限公司核电化工设备公司,200245 焊接 WELDING & JOINING 2003，“(4) 0 次参考文献(1 条) 1.核工业第二研究设计院 压水堆核岛机械设备设计和建造规则 RCC-M 1993相似文献(10 条) 1.期刊论文 魏世同.陆善平.何广忠.赵旭.李殿中.李依依.WEI Shitong.LU Shanping.HE Guangzhong.ZHAO Xu.LI Dianzhong.LI Yiyi 热处理工艺对含 Nb焊缝金属组织与力学性能的影响 -

12、金属学报 2009,45(9)采用含 Nb 及不含 Nb 两种焊丝对高速列车转向架用 S355J2G3 钢板进行焊接,分析了焊态下接头各区域的性能差别,研究了合金元素 Nb 和焊后热处理制度 对焊缝金属组织和性能的影响.结果表明:焊缝金属的韧性是焊接接头性能的薄弱环节.焊态下 Nb 的加入提高了焊缝金属的强度,但对塑性和韧性无明显影 响.经去应力退火后,不含 Nb 焊缝金属的强度降低,延伸率和冲击功升高,而含 Nb 焊缝金属的强度升高,延伸率和冲击功降低,退火后含 Nb 焊缝金属中 NbC 颗粒 析出是影响焊缝金属组织和性能的主要因素.在焊后正火处理条件下,随着正火温度的升高,不含 Nb 焊缝

13、金属的组织和性能均无明显变化,而含 Nb 焊缝金属 的强度明显升高,延伸率和冲击功显著降低.严格控制正火温度是含 Nb 焊缝金属获得高强韧性的关键.含Nb 焊缝中魏氏组织的含量随正火温度的升高而明显 增多.电镜观察表明,经 920正火处理后,焊缝中的 NbC 颗粒尺寸大于退火态焊缝金属中的 NbC 相,而在 1200正火处理后 NbC 颗粒溶解消失.2.学位论文 张茂龙 核电设备典型镍基合金焊接接头力学性能评定及焊缝金属热裂纹敏感性分析 2003本文以秦山二期核电站 600Mw 反应堆压力容器接管一安全端异种金属镍基合金接头焊接为背景。秦山二期核电站 600Mw 反应堆压力容器，是我国制造 的

14、首台 600Mw 级的反应堆压力容器，其中的镍基合金部件及有关的镍基合金焊接材料均采用了 INCONEL 690 合金系统，INCONEL690 合金系统材料应用于反 应堆压力容器在国内是首次。其接管一安全端异种金属镍基合金焊接，即带有不锈钢堆焊层的低合金钢和不锈钢之间的焊接，一直是反应堆压力容器焊 接中最大难点之一，主要问题依然是微裂纹和力学性能(塑性)下降。本课题结合秦山二期核电站反应堆压力容器 的制造，在产品接管全端异种金 属接头实施焊接前，通过试验分析研究以明确 INCONEL 690 焊缝金属中产生裂纹和塑性下降的原因和影响因素，以优化焊接工艺参数。 本文主要进行了如下几方面工作：(

15、1)讨论了镍基合金焊接的几个主要问题，即焊接热裂纹、焊缝中气孔和焊缝金属塑性下降等，对热裂纹产 生的 机理、镍基合金热裂敏感性较强、易产生气孔和塑性下降的原因作了初步的讨论。(2)进行了焊缝金属性能试验，就所选用的焊接材料和确定的自动脉冲 氩弧焊工艺进行堆焊、板对接和管子对接焊接对比试验，对焊 缝金属的金相和力学试验结果进行分析讨论。对出现的问题：焊缝中的微裂纹、气孔和 焊缝金属塑性不足就其产生的原因进行分析，探讨焊接材料化学成分和焊接工艺参数等条件对其的影响程度。对 INCONEL690 合金焊接热裂纹敏感性进行 了分析和评价。(3)进行了验证试验，完全模拟 600Mw 反应堆压力容器接管一

16、安全端异种金属接头的结构特征和焊接条件，制备和焊接试件。在焊缝金属 性能试验和分析的基础上，为降低热裂纹、气孔敏感性，减少焊缝金属塑性下降量，提出优化的焊接工艺参数和辅助工艺措施。对焊接完成后的试件焊 接接头、焊缝金属的理化和力学性能按 600Mw 反应堆压力容器技术条件的相应要求进行全面的评定。 通过试验和分析，本文对焊接材料化学成分、工艺参数和辅助工艺措施等因素对工 NCONEL 690 合金焊接性的影响程度作了初步的分析研究。对 600MW 反应堆压力容器接管一安全端接头镍基合金焊接提出了一套完整的优化工艺，有效地解决了 INCONEL690 焊接热裂纹、气孔和焊缝金属塑性降低等问 题，

17、对 600MW 反应堆压力容器的制造提供了技术保障。3.会议论文 陈大伟.王青峰.苏航 Cu、Nb 对多层焊焊缝金属显微组织和力学性能的影响 2006采用实际堆焊、Gleeble 焊接热模拟、透射电镜(TEM)及金相显微结构观察、硬度测试等方法分析了添加不同含量的 Cu 和 Nb 时,对多层焊显微组织和强 度的影响,探讨了 Cu 和Nb 的作用机制.结果表明:在普通 C-Mn 焊缝金属的基础上添加约 3.0wt的 Cu 和 0.03wt的 Nb 时,在模拟多层焊各再热区域均可形成均 匀的贝氏体组织,且产生大量而均匀的、热稳定性良好的沉淀析出相,使多层焊高强焊缝表现出均匀的力学性能,其抗拉强度可

18、以达到800Mpa 以上.4.学位论文 周月波 10Ni5CrMoV 钢 MIG 焊接接头的组织与力学性能研究 2002本文通过实验研究了 10Ni5CrMoV 钢奥氏体化温度对奥氏体晶粒尺寸的影响及奥氏体自发再结晶的基本规律，从而确定了钢的组织遗传温度区间；采 用热模拟的方法研究了三种线能量下的 10Ni5CrMoV 钢热影响过热区的组织和性能与线能量的关系；并研究了在线能量E=21KJ/cm 的实际焊接条件下 10Ni5CrMoV 钢 MIG 焊接接头的组织与低温冲击性能。结果表明：该钢奥氏体晶粒的急剧粗化温度在 1200，在 850900之间以形成针状奥氏体为主 ，而在 900以上则以形

19、成球形奥氏体为主即组织遗传温度区为 Ac_1900。热模拟试验结果表明：E=19KJ/cm 时的组织为马氏体+上贝氏体+粒状组织 ，而E=24KJ/cm、E=30KJ/cm 时的组织为马氏体+上贝氏体+粒状贝氏体，在三种线能量中以E=24KJ/cm 时的冲击韧性最好，-60时的冲击功为 183J。5.期刊论文 赵晓兵.何长红.彭云.田志凌.郑保忠.赵秀柏.ZHAO Xiaobing.HE Changhong.PENG Yun.TIAN Zhiling. ZHENG Baozhong.ZHAO Xiubai 800 MPa 级高强钢焊缝金属热处理组织与性能 -焊接学报 2007,28(7)在 1

20、0Ni5CrMoV 高强结构钢焊接中,为了获得良好的强韧性匹配,焊后需要进行热处理来改善焊缝金属的组织和性能.试验采用富氩气体保护焊焊接 10Ni5CrMoV 钢,分析了不同调质热处理工艺下焊缝组织、性能的变化规律.结果表明,焊缝金属焊态的组织主要是贝氏体、少量马氏体和残余奥氏体组织 ,调质热处理后焊缝组织主要为回火马氏体,随着回火温度的升高,焊缝中残余奥氏体减少,马氏体中碳化物析出长大并有球化趋势.调质态焊缝金属的强度 随着回火温度的升高而逐渐降低,而韧性随着回火温度的升高而显著提高.6.学位论文 陈大伟 铜和铌对 HSLA 钢多层焊焊缝组织和性能的影响 2006本文采用在 Q345 钢板表

21、面型槽内预置纯铜细丝和铌铁粉、普通 C-Mn 钢焊丝惰性气体保护堆焊的方法，制备了具有不同铜含量(0-3.2wt)且加铌 (0.03wt)或不加铌的焊缝金属。采用 GLEEBLE-3500 热-力模拟试验机和截取的全焊缝试样，对多层焊不同区域(分别对应于 650、725、850、 950、1200和 1300等不同峰值温度)及不同线能量(10-75kJ/cm)下的粗晶区进行了模拟，测试了模拟样品的硬度，观察了模拟多层焊缝的金相组织 ，利用透射电镜(TEM)分析了焊缝中的第二相粒子，研究了 Cu 和 Nb 对改善低合金高强度钢多层焊焊缝金属显微组织和力学性能及其均匀性的作用。 结果表明：在单道焊

22、缝中，Cu 含量低于 1.0 wt时，对焊缝金属没有明显的强化作用；Cu 含量达到 3.0wt时，对焊缝的强化效果明显，焊缝金属的 硬度(HVN)可达到 280，相应的抗拉强度为 900 Mpa；当焊缝中的 Cu 含量相同时，在焊缝中加入 0.03、wt的 Nb 与不加 Nb 相比，不能显著提高焊缝金属的强 度。在模拟多层焊缝中，单独添加 Cu 的焊缝金属的硬度均匀性较差，在 0.5-3.0wtCu 与 0.03wtNb 复合加入时，有利于在焊缝中获得综合性能良好的针 状铁素体和下贝氏体组织，且组织和硬度分布均匀；在不同焊接线能量的模拟多层焊缝中，Cu、Nb 复合加入与 Cu 单独加入的焊缝相

23、比，其硬度值随线能 量的增加，下降趋势相对平缓。3.0wtCu 与 0.03wtNb 同时加入时，在模拟多层焊缝中产生了 Cu 与 Nb 的复合析出，使-Cu 粒子析出的均匀性增强，相 应焊缝金属的硬度(HVN)均达到 280 以上，获得了抗拉强度在 900 Mpa 以上且硬度分布均匀的高强度多层焊焊缝金属。7.期刊论文 高松.杨继龙 压力容器用焊接材料的选择与采购技术条件 -煤炭技术2005,24(7)讨论了压力容器用焊接材料选择的原则:焊缝金属的性能应高于或等于母材性能.介绍了焊接材料采购技术条件的编制要求.8.学位论文 孟威 400 系铁素体不锈钢热轧板材力学性能及焊接性能的研究 200

24、9400 系列铁素体不锈钢是一种无镍、低镍型不锈钢，而且其成型性、耐蚀性、抗氧化性良好，被称为“经济型”不锈钢，日益引起各国开发和研究的 重视。本文针对 400 系列的代表钢种 430、410S、409L，结合其微观组织，重点研究了其热轧板材的力学性能和焊接性能，并与奥氏体不锈钢 304 对比分析 ，为进一步提高三种不锈钢的产品质量、改良工艺参数、形成批量生产提供理论依据，为开发铁素体不锈钢提供实验数据并指导生产。 首先研究了 430、410S 和 409L 热轧板材在室温下的拉伸行为和断裂特征。430 和 410S 的强度高，但塑性较差，409L 的塑性好于 430 和 410S。C、Cr

25、含量 较低的 410S 的强度、硬度均较 430高，是由于 410S 空冷轧制过程中产生了多量的马氏体；三种钢室温下都为韧性断裂；430和 410S 部分断口出现了分层和 侧向开裂现象，经分析拉伸断口出现分层开裂主要由沿着轧制方向分布的条带组织所致。 通过焊接接头组织观察、无损检测、力学性能以及接头铁素体含量和显微硬度测定，研究了经手工钨极氩弧焊（TIG 焊）400 系列铁素体不锈钢热轧 板材的焊接性能，并与奥氏体不锈钢 304 作了对比分析。采用 TIG 焊接方法和较小的焊接规范，所测各钢种的焊接接头各项性能良好；400 系列铁素体不锈 钢焊接接头拉伸断裂部位都为母材（包括热影响区） ，这是

26、由于其焊接接头的热影响区晶粒粗化严重及焊缝金属为奥氏体不锈钢所致。430 的热影响区受 焊接热循环作用发生了 M 部分相变，而 410S 焊接接头的热影响区发生了 MM 相变。409L 的 HAZ 是全铁素体组织，没有明显的碳化物等第二相 析出，但是晶粒粗化严重，晶粒度为 225 级。400 系列铁素体不锈钢的焊缝组织相差不大，主要为细长的柱状晶奥氏体+沿柱状晶分布的 铁素体，铁 素体组织形态以蠕虫状和骨架状为主。 通过测定 430 焊接接头焊缝金属在 H2SO4、HCl、混合酸（10HCl+10HNO3）及 6FeCl3 溶液中阳极极化曲线，考察了焊缝金属在不同介质溶液中的 电化学腐蚀行为及

27、性能。在 H2SO4 溶液中，焊缝金属的阳极极化曲线钝化区间较宽，在约 60H2SO4 中的抗电化学腐蚀能力最差；HCl 溶液的钝化区间短暂 、活化区较长；混合酸的饨化区间较宽，但没有明显的钝化平台；6FeCl3 溶液的阳极极化曲线出现明显的点蚀特征。通过分析母材和焊缝金属在不同 介质溶液中的电化学特征值，可知焊缝金属的抗电化学腐蚀性能好于母材。 采用硫酸+硫酸铜法和双环动电位再活化法（DLEPR）评价了 304 和 400 系列不锈钢焊接接头的晶间腐蚀倾向。两种方法都能很好地评价 304 焊接接头 的晶间腐蚀，且两者吻合较好。由于 410S 母材的抗蚀性较差，采用硫酸+硫酸铜法无法评价其焊接

28、接头的晶间腐蚀倾向，而 DLEPR 可以定量、快速测定 其晶问腐蚀敏感性。EPR 法的评价表明：410S 的热影响区和母材有晶间腐蚀倾向，而 430 和 409L 焊接接头无晶间腐蚀倾向。9.期刊论文 裴峰 压力容器用焊接材料的选择与采购技术条件 -化学工业与工程技术2001,22(5)讨论了压力容器用焊接材料选择的原则:焊缝金属的性能应高于或等于母材性能.介绍了焊接材料采购技术条件的编制要求.10.会议论文 王家辉.张勇.刘林 3.5Ni 钢焊缝金属显微组织对力学性能的影响 1991本文链接：http:/ 授权使用：武汉理工大学(whlgdx)，授权号：4fe6e1b5-1ff4-453d-aaeb-9e2b011432c9 下载时间：2010 年 11 月 11 日1