最新刊期
      2022 年 第 11 期

        重点关注

      • 刘攀,钟素娟,裴夤崟,张冠星,聂孟杰
        2022, 52(11): 1-8. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.01
        摘要：随着现代工业的急速发展，常规硬质合金与钢钎焊工具逐渐难以满足复杂极端工作环境的需求，针对此问题，研究了不同钎焊温度（860 ℃~950 ℃）对AgCuNiMn钎料真空钎焊YG6X硬质合金与GH4169高温合金钎焊接头微观组织的影响，测试了860 ℃~950 ℃焊接温度下试样在常温与理论工作温度227 ℃下的抗拉强度，并测试了860 ℃焊接温度下试样的深低温（-238 ℃）抗拉强度。钎缝微观组织主要由Ag基固溶体与Cu基固溶体组成，随着钎焊温度的升高，钎缝中心区Cu基固溶体的数量逐渐减少，钎缝间隙逐渐变窄，两侧界面处Cu基固溶体反应层逐渐变厚，一定程度上提高了钎料与母材的界面结合强度，但同时也使得钎缝处残余应力增加。钎缝在常温下的抗拉强度呈现先升高后降低的趋势，在890 ℃~950 ℃焊接温度区间，227 ℃的拉伸试验温度对接头抗拉强度基本没有影响，在钎焊温度为890 ℃时，平均拉伸强度达到最高值为715.3 MPa。在860 ℃焊接温度下，接头的平均抗拉强度表现为-238 ℃拉伸强度（474.8 MPa）>常温拉伸强度（430.2 MPa）>227 ℃拉伸强度（278 MPa），深低温环境下接头的抗拉强度相较于常温下提高了约10%；由于860 ℃焊接温度相对较低，钎料与母材溶解与扩散程度较低，导致钎料在227 ℃下发生软化，抗拉强度急剧下降。  
        关键词：真空钎焊;深低温;力学性能;硬质合金;高温合金   
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        发布时间：2023-01-17
      • 张昌青,陈波阳,崔国胜,刘晓
        2022, 52(11): 9-13. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.02
        摘要：异种金属连接构件在热-力耦合工况条件下服役时，在热、力的作用下异质连接界面会发生应力变形导致连接界面位置产生空洞、裂纹等缺陷。缺陷影响材料的导电性能，可利用电阻分析技术对裂纹的萌生和扩展进行监测。基于 LabVIEW编程语言环境，利用数据采集卡及霍尔电流、电压传感器、温度、位移传感器设计了一套热-力耦合电检测系统。结合铝/钢连续驱动摩擦焊实例，通过分析动态电阻和延伸率的变化，得到复合构件在服役过程中接头失效机理。实践证明，该系统可为异种金属连接构件的实验研究及现场服役监测提供技术支持。  
        关键词：数据采集;热力耦合;LabVIEW;动态检测   
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        发布时间：2023-01-17
      • 刘海江,汪乾,张恒,李思良
        2022, 52(11): 14-21. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.03
        摘要：采用焊接试验与焊接数值仿真相结合的方法对镀锌钢板CuSi3焊丝激光钎焊焊接温度场进行研究，使用高斯面热源和旋转高斯体热模型构成的组合热源模型对温度场数值模型进行计算，根据试验和数值计算结果分析激光钎焊过程中焊接线能量对接头显微组织及温度场分布的影响规律。焊接接头母材区主要为尺寸均匀的细密等轴晶，而焊接热影响区主要为垂直于温度场等温线并朝向热源方向生长的柱状晶，柱状晶的宽度随着靠近热源在不断生长；随着焊接线能量的提升，焊接接头截面的钎缝深宽比也展现出增大的规律；表面焊缝中心温度场分布梯度较小，焊接线能量对焊缝中心峰值温度影响不大；焊缝边缘贴近母材区域温度在四种试验参数下均高于锌镀层沸点，从而导致焊接试件表面产生气孔。  
        关键词：镀锌钢板;CuSi3焊丝;激光钎焊;复合热源模型;温度场;显微组织   
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        发布时间：2023-01-17
      • 谢航,戴虹,唐充
        2022, 52(11): 22-30. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.04
        摘要：采用气压焊对U26Mn奥贝体钢轨和U75V珠光体钢轨混焊进行研究，通过OM、SEM、冲击、拉伸、硬度试验探究异种钢轨气压焊接头焊缝界面的冶金结合特征与力学性能水平。结果表明：气压焊接头焊缝界面两侧存在元素扩散行为，焊缝界面金属在热机循环作用下发生了交互结晶和再结晶，冶金结合良好（除轨底脚外）；焊态接头平均强度达到贝氏体钢轨母材的86%，正火态接头平均强度达到贝氏体钢轨母材的90%；焊态接头轨顶面平均硬度、软化区平均硬度及宽度均满足TB/T1632《钢轨焊接》标准要求；接头中存在硫化物夹杂，对接头冲击韧性有较大影响。  
        关键词：贝氏体+珠光体;钢轨;气压焊;元素扩散;力学性能   
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        发布时间：2023-01-17
      • 任路俊,蒋宏润,李广,石玗,许有伟,张晶,侯旭倩,王瑞
        2022, 52(11): 31-36. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.05
        摘要：针对铜/钢直连型永久阴极板对其导电性和耐腐蚀性能的较高要求，采用激光不填丝焊接方法研究不同激光功率和预热条件下的铜/钢角接焊接接头的形貌和微观组织。同时测量了接头的名义抗拉强度、电导率及耐腐蚀性能。铜/钢角接头焊缝成形质量随激光功率增大先上升后下降，激光功率3 000 W时预热后的接头焊缝质量最优，接头成形良好，无焊接裂纹，熔合区内球状和枝晶状ε-Cu颗粒相均匀分布在γ相为主的（γ+ε）双相固溶体组织中；不同激光功率下接头的力学性能和电导率均表现为：预热3 000 W>3 000 W>2 000 W>4 000 W；接头铜侧区域更容易腐蚀失效，熔合区中的ε-Cu相易于腐蚀溶解，接头钢侧区域的耐腐蚀性能较好。  
        关键词：铜/钢焊接;激光焊接;力学性能;导电性能;腐蚀性能   
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        发布时间：2023-01-17
      • 魏炜,黄智泉,杨威,张海燕
        2022, 52(11): 37-42. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.06
        摘要：研制了一种Fe-Cr-C合金粉块，粉块化学成分中w（Cr）/w（C）为5∶1，仅改变Fe/C配比，并采用等离子焊机在Q235钢板表面进行铺粉堆焊试验。采用金相显微镜、光谱仪（OES）、磨损实验和硬度检测等方法，研究Fe/C配比对Fe-Cr-C堆焊合金组织及性能的影响。结果表明：Fe元素在熔敷过程中起到助熔作用，当不添加Fe粉时，焊道无法成形；当Fe/C配比为4∶1时，焊道成形最好，堆焊合金中析出的M7C3型碳化物晶粒尺寸细小，弥散分布在马氏体基体表面；随着Fe/C配比的提高，Fe的助熔作用会减少堆焊合金烧损，但是C含量的降低导致显微组织中硬质相尺寸增大。当Fe/C配比为10∶1时，由于硬质相缺碳严重，形成M23C6型碳化物，耐磨粒磨损性能变差。  
        关键词：等离子堆焊;堆焊合金;Fe/C配比;焊道成形;硬质相   
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        发布时间：2023-01-17

        焊接工艺

      • 熊志亮,匡艳军,刘飞,柳猛,黄腾飞,邱振生
        2022, 52(11): 43-51. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.07
        摘要：随着核电机组运行时间的延长，核电材料性能劣化和部件失效的几率随之增加。Overlay堆焊修复技术作为一种可实现无需去除缺陷金属的在线维修方法，已广泛应用于国内外核电设备及管道的纠正性维修和预防性维修。针对Overlay堆焊修复技术，分析技术原理并进行残余应力有限元模拟验证，研究了Overlay堆焊修复应用于核领域的标准规范要求，提出了基于失效模式及工况条件进行堆焊材料和堆焊方法的选择原则，梳理了Overlay堆焊修复技术在CRDM Ω焊缝和接管安全端异种金属焊缝维修中的应用情况，分析了堆焊结构和堆焊工艺的关键技术要求，研究了残余应力和结构完整性分析的相关结论，提出了后续Overlay堆焊修复技术的研究建议。研究表明，Overlay堆焊修复可实现结构补强和薄弱区域残余应力状态及分布的改善，堆焊后结构可满足长寿期服役安全要求。  
        关键词：Overlay堆焊修复;残余应力调控;结构补强;CRDM Ω焊缝;异种金属焊缝   
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        发布时间：2023-01-17
      • 姚尚坤,冯曰海,黄俊,王立新,赵斌彬
        2022, 52(11): 52-60. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.08
        摘要：针对5A06铝合金薄壁油箱焊缝形式多样、焊接效率低、难以实现焊接自动化等问题，采用AC-CMT、CMT、P-MIG和CMT+P四种GMAW工艺进行试验，并对比研究了四种工艺下的焊缝成形特征、气孔分布、显微组织和接头性能。结果表明，P-MIG接头的正面余高最小，熔透时所需热输入最低，焊缝纵截面和横截面观察区域内尺寸为10~100 μm的气孔数量均最少；四种工艺接头焊缝区的显微组织均由α-Al基体和β-Al3Mg2析出相构成，相较于AC-CMT与CMT工艺，P-MIG与CMT+P接头焊缝区晶粒尺寸较大，热影响区宽度较宽；P-MIG接头抗拉强度最高（318 MPa），为母材的89.1%，且接头弯曲到180°时未开裂；P-MIG和AC-CMT拉伸断口无气孔，CMT与CMT+P接头拉伸与弯曲断口均可明显观察到较多气孔。综合比较，气孔最少、抗拉强度最高和弯曲性能较好的P-MIG工艺更加适合5A06铝合金薄壁油箱的机器人自动化焊接。  
        关键词：5A06铝合金;焊接工艺;显微组织;气孔;弯曲性能;机器人焊接   
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        发布时间：2023-01-17
      • 郑涛,郭绍庆,陈昊,施瀚超,熊华平
        2022, 52(11): 61-67. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.09
        摘要：补焊质量直接关系ZTA15钛合金铸件的力学性能及其使用寿命，以TC4焊丝为填充材料对ZTA15钛合金铸棒开展TIG焊接工艺试验，并对焊接接头的组织及室温拉伸性能、400 ℃拉伸性能和室温冲击韧性进行了分析。结果表明，TIG焊接接头质量良好，未发现任何气孔、裂纹、未熔合等缺陷；焊缝及热影响区组织均由针状马氏体α'相+片状α相+β基体组成。焊接接头室温、400 ℃的抗拉强度和屈服强度均高于ZTA15铸棒，断后延伸率分别达到母材的41.8%和37.2%，而室温冲击韧性达到母材的95.5%。室温、400 ℃拉伸试样的断裂位置为母材区，断裂机制均为准解理断裂。  
        关键词：ZTA15钛合金;TC4焊丝;TIG焊;接头组织;力学性能   
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        发布时间：2023-01-17
      • 焦帅杰,贾玉力,周宝金,韩莹,徐亦楠,郝增龙
        2022, 52(11): 68-74. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.10
        摘要：白鹤滩百万千瓦水电机组转轮的上冠、叶片、下环之间全部采用HS13/5L马氏体不锈钢焊丝进行MAG焊接，由于HS13/5L属于13Cr型超级马氏体不锈钢，其MAG焊熔敷金属韧性低于母材，直接影响转轮的性能，为此对该熔敷金属进行微观组织表征及力学性能测试。熔敷金属的焊态组织为淬火马氏体+枝晶间δ铁素体以及部分回火马氏体，回火组织为回火马氏体+逆变奥氏体；590 ℃×8 h回火处理使熔敷金属的韧性得到明显改善，在Ac1点附近温度回火而形成的逆变奥氏体是韧性提高的重要韧化相。正火+回火的热处理工艺能进一步提高熔敷金属的韧性，冲击功基本稳定在100 J以上，较590 ℃×8 h热处理工艺提高了10~20 J，HS13/5L熔敷金属力学性能优异，满足白鹤滩水轮机转轮的焊接要求。  
        关键词：超级马氏体不锈钢;逆变奥氏体;熔敷金属;冲击韧性;正火处理   
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        发布时间：2023-01-17
      • 孙桂阳,王雷,邵丹丹,张亮,李武凯,夏希玮
        2022, 52(11): 75-81. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.11
        摘要：为获得符合中国船级社要求的铝合金焊接接头，选用ER5356铝合金焊丝进行5083铝合金MIG焊对接试验。采用微观金相观察及力学性能测试等方法对6 mm厚焊接接头进行了焊接间隙和错边适应性研究，以获得5083铝合金MIG焊对母材间隙和错边的适应窗口区，同时对焊接接头力学性能和微观组织进行分析。结果表明，在板厚6 mm的情况下，铝合金MIG焊对对接间隙的容忍性较强，达到母材厚度的66.6%，对于错边量的容忍性可达母材厚度的50%；焊缝区组织均匀细小，主要由α-Al相和β-Al3Mg2相组成，热影响区组织相较焊缝区有一定的粗化；焊接接头的平均抗拉强度为263.5 MPa，达到母材的94.1 %，并具有良好的抗弯曲性能，焊接接头熔合线处硬度值最低，为70 HV，满足船级社的标准要求。  
        关键词：5083铝合金;MIG焊;工艺适应性;显微组织;力学性能   
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      • 匡艳军
        2022, 52(11): 82-88. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.12
        摘要：为解决在运核电厂无法隔离的BOSS头焊缝在线修复问题，设计了在不去除原焊缝缺陷情况下的堆焊修复方案，并采用手工钨极氩弧焊工艺对薄壁不锈钢管道上BOSS头焊缝在排空以及带水带压条件下进行堆焊返修，通过理化性能分析、金相检验以及相控阵超声波检验模拟仿真、试验，评价所开发的修复方案、工艺和堆焊层质量。结果表明：设计的堆焊返修方案可行，可在核电厂20 h的窗口期内完成焊接返修，所开发的焊接工艺，通过控制焊接熔深可避免焊接过程中冷却介质的泄漏并获得组织和力学性能满足要求的焊缝，为电厂薄壁管道在线维修提供了一种新的选项，提升电厂的安全性和经济性。  
        关键词：核电厂;薄壁不锈钢;BOSS头焊缝;在线维修   
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      • 席保龙,张峻铭,邓小龙,徐顺鑫,廖凤,李春燕,匡清华
        2022, 52(11): 89-94. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.13
        摘要：针对自主核电空心叶片的手工电弧焊劳动强度大、焊接质量不稳定、生产效率低及成本高的问题，采用了一种激光视觉焊缝自主跟踪的自动化焊接方法。针对焊接多型号、大批量空心叶片激光示教焊缝跟踪不稳定、寻位不准确以及叶片焊接变形大的影响因素进行研究，修正了焊缝跟踪的激光视觉模型，优化了焊接程序和工艺参数，改进了激光器固定支架结构及工装设备。结果表明：自动焊激光视觉跟踪系统运行稳定，焊接空心叶片的生产效率提升44.5%，焊缝成形美观、可靠，更好地保证了产品质量，具有广阔的市场应用前景。  
        关键词：空心叶片;焊缝跟踪;激光示教;焊缝变形;自动焊接   
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      • 朱奇敏,张志强,肖瑞旺,张顺达,孙福成,吴义党,王伟波
        2022, 52(11): 95-100. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.14
        摘要：某核电项目核岛主蒸汽隔离阀制造过程中发现该阀门闸板钴基堆焊密封面存在贯穿性裂纹。通过对钴基合金堆焊裂纹成因机理、焊接接头的应力影响以及其他相关因素进行分析，得出其主要原因是工艺评定的验证性不足，未充分考虑闸板焊接结构不对称、堆焊厚度等因素的影响。针对堆焊的焊前处理、焊接结构、焊接工艺参数、热处理工艺、过程控制等方面进行了优化改进，具体措施为：在原搭接区域留10 mm的环带不加工，降低两种工艺搭接处的应力集中；优化堆焊层数至两层；在保证堆焊质量的前提下，尽量选用小的焊接电流和焊接速度；提高预热温度，进行后热处理等。改进后闸板堆焊焊缝一次合格率达到100%，为后续国内各核电厂同类核岛主蒸汽隔离阀密封面堆焊裂纹的处理提供了参考。  
        关键词：主蒸汽隔离阀;钴基合金;堆焊;贯穿性裂纹   
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      • 郭鹰,杨尚玉,周聪,阮见峰,夏福龙
        2022, 52(11): 101-106. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.15
        摘要：基于LNG储罐内罐环缝全自动TT焊接系统，通过对不同壁厚的9Ni钢板进行环缝TT自动焊焊接试验，观察焊缝成形，并结合无损检测及理化性能试验，分析焊缝质量，总结出一套适合9Ni钢环缝焊接的TT全自动氩弧焊接工艺。根据试验研究发现，此TT工艺完全适用于9Ni钢板环缝焊接，且焊缝成形良好，接头性能优异，各指数都高于标准要求，可以有效提高LNG储罐内罐的焊接质量，大幅减少焊材消耗，并减少工作量，从而节约成本、控制质量。  
        关键词：LNG储罐;9Ni钢;环缝焊接;TT焊;氩弧自动焊   
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        焊接材料

      • 李昊,李莲,何秀,韦性竹
        2022, 52(11): 107-112. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2022.11.16
        摘要：针对使用前没有复烘焙条件或不愿意复烘焙直接使用E308焊条的用户，研发了一种免复烘焙焊条。通过加入适当的氟化物及稳弧剂、脱水处理金红石和长石等措施有效改善了交流电弧稳定性及气孔敏感性；在药皮中增加大理石含量有利于改善焊缝抗气孔敏感性和提高立焊工艺性能。免复烘焙焊条经3~6天、湿度50%~80%加速吸潮后进行焊接气孔敏感性对比测试，抗气孔敏感性明显优于常规E308焊条。通过对比两种配方焊条电弧稳定性、脱渣性、再引弧性、飞溅率、焊条药皮抗发红、开裂性及立焊工艺性发现，免复烘焊条和需要复烘的焊条焊接工艺性相当；通过理化性能的对比测试，力学性能接近、化学成分也相当，满足标准和用户使用要求。  
        关键词：酸性不锈钢焊条;免复烘焙;气孔敏感性;工艺性   
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