最新刊期
      2023 年 第 10 期

        重点关注

      • 吕新峰,宋辉,胡娟,高银涛,冒浴沂
        2023, 53(10): 1-9. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.01
        摘要：金属增材制造将先进制造、数字制造、智能制造和绿色制造结合在一起，有效解决了传统铸造或锻造加工过程中的难点，是材料加工领域中最有应用前景的技术之一。但现阶段增材制造产品质量的一致性和可靠性还亟需解决，而检测在产品质量控制中具有举足轻重的作用且贯穿增材制造始终，可有力促进该技术的规范化、健康化及高质量发展。基于此，主要从原材料、设备、工艺过程及成形件性能评估几个角度介绍金属增材制造的检测技术应用研究现状，并由此对检测技术未来的发展提出了展望。  
        关键词：金属;增材制造;检测;研究现状;展望   
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        发布时间：2023-11-20
      • 刘钊泽,程东海
        2023, 53(10): 10-15. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.02
        摘要：采用包埋渗铝的方法对异种钛合金线性摩擦焊接头制备渗铝层，以提高接头的腐蚀性能。分析焊接接头渗铝层的形貌及组成，研究渗铝层对热腐蚀性能的作用和影响，并优化了渗铝工艺。研究结果表明：包埋渗铝有利于提高接头的热腐蚀性能，渗铝后腐蚀增重降低，腐蚀稳定性提高，其原因是渗铝前后腐蚀反应发生了改变.在高温熔盐环境下，接头直接与腐蚀介质发生反应，因钛合金中铝含量较少，无法在表面形成致密的氧化膜，而渗铝接头表面与氧反应生成的致密氧化铝膜阻隔了熔盐和氧气向接头内部侵蚀；渗铝接头热腐蚀100 h后的腐蚀增重为0.926 mg/cm2，远小于未渗铝时的12.478 mg/cm2。渗铝层由金属间化合物TiAl3组成，渗铝层的厚度不一致，TC17侧较TA15侧厚，在焊缝近域缓慢过渡。渗铝层的厚度随着保温温度升高呈先升后降趋势，随着保温时间延长呈递增趋势，综合考虑可得到最佳渗铝温度范围在850~950 ℃之间，而最佳渗铝时间范围在3~5 h之间。  
        关键词：渗铝层;包埋渗铝;线性摩擦焊;异种钛合金接头;热腐蚀   
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        发布时间：2023-11-20
      • 王立人,董吉义,夏春明,赵慧慧,吕学奇,张天理
        2023, 53(10): 16-21. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.03
        摘要：拉锻式摩擦塞补焊（FPPW）是对火箭燃料贮箱制造缺陷进行高质量修补的重要手段。使用圆柱形塞孔、圆弧形塞棒以及成型垫板，开展大轴向力、低转速条件下6 mm厚2219-T87铝合金的拉锻式摩擦塞补焊工艺试验，并对焊缝成形和接头力学性能进行研究。在给定参数区间中，正交实验设计法推测出较优的工艺参数组合是：焊接转速4 000 r/min、焊接轴向力60 kN以及焊接进给量6 mm。对由优化参数组合获得的焊接接头，光学显微镜、X光探伤显示接头无缺陷，热影响区极小；拉伸试验结果表明接头抗拉强度达372 MPa，屈服强度达242 MPa，断后伸长率为4.5%。  
        关键词：拉锻式摩擦塞补焊;最优工艺参数;焊缝成形;微观组织;力学性能   
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        发布时间：2023-11-20
      • 刘永强,庄明祥,章文亮,王维贤
        2023, 53(10): 22-27. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.04
        摘要：研究去应力退火和完全退火两种热处理状态下30 mm厚TC4钛合金电子束焊接接头的组织和性能。结果表明：两种热处理状态下，接头的组织构成类似，BW区以等轴α相+板条状α相与晶间β相组成的双相组织，HAZ区由初生α相、针状马氏体α′相以及板条状α相和β相的双相组织组成，WM区主要由大量的针状马氏体α′相和少量分布在原始β晶界的α相组成。与去应力退火状态相比，在完全退火状态下，接头整体组织更加均匀，α相球化程度更高，抗拉能力更强，抗冲击性能更弱。  
        关键词：TC4钛合金;电子束焊接;消除应力退火;热处理   
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      • 张鹏贤,汪石松,刘洋,周赛赛
        2023, 53(10): 28-35. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.05
        摘要：为实现铜与钛异种金属的可靠连接，探索了一种热辅助超声波焊接的工艺方法。以MCGS触摸屏作为上位机，陶瓷加热片作为辅助加热热源，搭建了热辅助超声波焊接成套装置。通过MCGS软件开发的人机界面及控制程序，实现了热辅助超声波焊接工艺过程的实时控制。通过对不同加热温度下Cu/Ti超声波焊接接头力学性能和微观组织的分析，建立了热辅助超声焊接过程界面反应模型，以此阐释了Cu/Ti热辅助超声波焊接接头的形成机理。试验结果表明，辅助加热不仅提高了焊接区峰值温度，还促进了界面元素的相互扩散，使反应区的宽度和有效连接面积显著增加，机械嵌合作用明显增强，是Cu/Ti接头抗剪切强度显著提高的主要原因。  
        关键词：辅助加热;超声波焊接;Cu/Ti异种金属连接;接头形成机理   
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      • 刘晟,常云峰,白海明,郭培璐,守晨鹏,刘晓芳
        2023, 53(10): 36-44. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.06
        摘要：针对液压支架结构件用Q690D高强钢多层多道焊焊缝，通过焊缝横截面形貌分析、X射线检测等分析手段研究了焊接电流、保护气体流量、焊丝干伸长、坡口拼装间隙等焊接工艺参数对焊缝缺欠类型、位置与数量的影响，并通过拉伸试验、冲击试验测试了焊接接头性能。结果表明，液压支架结构件用Q690D高强钢多层多道焊焊缝中缺欠以气孔、未熔透和未熔合为主，其中气孔约占43%，未熔透约占30%，未熔合约占23%；缺欠主要集中于焊道根部、焊缝内、焊道与母材熔合线处、焊道之间等位置，其中，焊道根部缺欠数量约占54%，为焊缝缺欠最集中的位置；试验范围内，焊接电流、保护气流量、焊丝干伸长等参数对焊缝内部缺欠影响较大，而对焊缝根部缺欠无明显影响；拼接间隙对焊缝根部未熔透、气孔等缺欠有明显的影响作用，当拼接间隙为2mm时，可有效减少根部缺欠；保护气种类主要影响焊缝成形质量，而对焊缝缺欠无明显影响；优化工艺参数后，焊缝缺欠明显降低，无明显未熔透、未熔合等缺欠，气孔率约2.1%，接头抗拉强度达798.6MPa，接头性能良好。  
        关键词：Q690D;液压支架;焊接参数;多层多道焊;焊接缺欠   
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        发布时间：2023-11-20
      • 李桃花,周博芳,张红霞,侯俊良,满武士,谢昊东
        2023, 53(10): 45-50. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.07
        摘要：SiC陶瓷基复合材料因其优异的高温性能和核性能，极可能成为第四代反应堆包壳材料的候选材料之一。在核反应堆恶劣的服役环境下，制造出满足工业应用的SiC管较为困难，因此需要对其制备与连接进行研究。本文简述了目前用于核用SiC陶瓷基复合材料的制备工艺（化学气相渗透、先驱体浸渍裂解、和纳米渗透瞬态共晶工艺）以及对其连接工艺（钎焊、陶瓷先驱体连接、纳米浸渍瞬时液相连接与玻璃陶瓷连接）的研究现状，并对未来SiC陶瓷基复合材料在核应用中的前景进行了展望。  
        关键词：SiC陶瓷基复合材料;制备工艺;连接工艺;核性能   
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        发布时间：2023-11-20

        焊接设备

      • 杨新奇,陈克选,张浩,宫茂林,栗银鹏
        2023, 53(10): 51-58. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.08
        摘要：通过综合运用数据采集卡的模拟输入输出功能以及高速摄像的外部触发功能，利用虚拟仪器LABVIEW和高速摄像设备，开发了一套弧焊参数采集与分析系统。该系统可以对焊接过程的电信号信息和熔滴过渡图像信息同步采集，并对采集的电信号进行滤波处理、统计分析、U-I分析、相关性分析、FFT变换、STFT变换、功率谱分析等时域和频域的分析。将该系统应用于GMAW（gas metal arc welding）过程中，通过综合分析电信号与熔滴过渡图像的关系以及焊接电流变异系数与频率的关系，可以直观地反映出焊接过程稳定性和电信号与熔滴过渡的关系，为波形控制和熔滴过渡控制提供理论依据，有利于优化GMAW过程。  
        关键词：LabVIEW;弧焊参数采集与分析系统;短路过渡;GMAW;电信号   
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      • 王洪潇,王春生,邸建财,闫占奇,刘立国
        2023, 53(10): 59-64. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.09
        摘要：电阻点焊接头的焊后检验作为保证焊接质量的一个重要环节，在地铁车辆不锈钢车体的焊装生产中一直备受重视。目前点焊接头质量的超声波检测技术大多为定性检测，无法确定熔核的几何状态、内部缺陷尺寸等质量信息。为此，开展了电阻点焊接头中超声波传播特性及其声场分布研究，研发了一种基于大直径、密集阵元探头的点焊接头内部连接状态快速超声成像及评估检测系统，通过对超声信号的深度处理技术研究，提取能够表现接头内部不同连接形态及缺陷的几何信息，建立定量化的检测模型，实现了不锈钢点焊接头内部连接状态的直观成像以及熔核尺寸的自动识别与计算。经超声波检测试验验证，熔核尺寸超声测量值和实测值吻合良好，其正态分布曲线均值为-0.001 87，标准差为0.139 2，相对误差均值和方差都很小。  
        关键词：电阻点焊接头;超声波检测;直观成像;熔核直径;定量化检测   
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        发布时间：2023-11-20

        焊接工艺

      • 彭必荣,肖华,欧阳忠华,李善宇
        2023, 53(10): 65-70. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.10
        摘要：随着现代电子技术的高速发展，微电子焊接领域对工艺可靠性及焊接质量要求相对更高。同时，产品结构精密程度增加、自动化生产要求及加工质量提升给传统微电子焊接工艺带来了更多考验。激光软钎焊作为一种新型微电子连接工艺在很多电子领域已成熟应用，相较于传统工艺方式，其非接触式、精准温控加热的焊接工艺特点在很多工艺场合有着明显优势。本文介绍了激光软钎焊工艺的基本原理，并与传统软钎焊形式进行对比，简单介绍了常见的三种激光软钎焊形式及相关工艺特点，列举了激光软钎焊在不同电子封装领域的应用情况及工艺优势。同时，还介绍了激光软钎焊中典型的焊接缺陷形式和当前激光软钎焊工艺难点。  
        关键词：激光软钎焊;精密加工;微电子焊接;应用与发展   
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        发布时间：2023-11-20
      • 王苗苗,岳娟,池乐忠,李恩
        2023, 53(10): 71-77. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.11
        摘要：余热排出热交换器（PRHX/PRS）是第三代核岛设备中的关键设备，其可靠性、稳定性对整个核电厂运行的安全性及经济性都非常重要。在AP1000、CAP1400以及ACP1000堆型中，非能动余排都占据了非常重要的地位。介绍了PRHX/PRS的设计参数及结构、主体材料及主要焊接内容、关键焊接技术。重点介绍了管板堆焊工艺、封头焊接工艺、管子管板封口焊技术、不锈钢框架及抗震组件工艺。管子管板封口焊技术采用不填丝自动钨极氩弧焊工艺，其难点在于管子壁厚较薄，焊接过程中控制不当，会使焊缝根部出现不连续缺陷。不锈钢框架及抗震组件焊接技术是一种重要的工程技术，在进行不锈钢框架及抗震组件焊接时，需要遵循一定的工艺流程和操作规范，以确保焊接质量和安全性。  
        关键词：核电;非能动余热排出热交换器;管板堆焊;封头焊接;封口焊接   
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        发布时间：2023-11-20
      • 张鹏,付一川,赵振旭,屈海东,刘杰,梁艳,冶维财
        2023, 53(10): 78-83. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.12
        摘要：氨分解装置裂解炉炉胆为耐热不锈钢焊接制造，局部焊接接头在长期高温运行过程中产生裂纹。为保证耐热不锈钢炉胆的安全生产，分析炉胆裂纹的产生原因为S31008奥氏体不锈钢在长时间高温运行中沿晶界连续析出网状脆性Cr23C6碳化物，在工作应力作用下裂纹沿晶界扩展，造成沿晶界断裂。此外，裂解炉运行温度以及椭圆形封头与中间接管、中间接管与管束的尺寸不一致引起应力集中，造成无法同步收缩，从而形成残余拉应力。采用ER310焊丝和钨极氩弧焊进行焊接修复，选用合理的焊接工艺能够获得奥氏体+铁素体的焊缝组织，既可以提高金属的抗裂性能，又不降低焊缝金属的高温性能，焊缝无损检测后发现焊缝与母材熔合线清晰规则，熔合情况良好，修复后的炉胆能够达到正常使用要求。  
        关键词：耐热不锈钢;焊缝裂纹;晶间腐蚀;焊接修复   
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      • 张尧成,范孜耘,王振,仲加文,孟涛
        2023, 53(10): 84-89. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.13
        摘要：采用等离子弧对3 mm厚的316L奥氏体不锈钢和2205双相不锈钢板进行对接焊，分析了焊接接头微观组织、力学性能以及耐腐蚀性能。结果表明，316L/2205异种不锈钢等离子弧焊焊缝组织总体均匀细小，但各区域具有一定方向性，焊缝组织随转弧电流增大而粗化，焊缝区的奥氏体和铁素体较粗大。不同大小电流下的异种不锈钢接头的显微硬度分布总体的变化趋势基本一致，焊缝平均抗拉强度达到533~571 MPa，且均断裂在316L侧。转弧电流较小时，焊缝细小均匀的组织保证了其较高的硬度和拉伸强度。两种母材和焊缝的自腐蚀电位从高至低为75 A焊缝>85 A焊缝>316L母材>2205母材>95 A焊缝。增大转弧电流可使焊缝中奥氏体含量增加且破坏晶界，从而影响晶间腐蚀速率。  
        关键词：等离子弧;异种钢接头;微观组织;力学性能;耐腐蚀性能   
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      • 吴林恩,刘宇,夏培培,张克芳,谷云龙,何金昆
        2023, 53(10): 90-96. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.14
        摘要：为了提高管道气保药芯焊丝自动焊（FCAW-G）环焊缝的性能，为现场焊接焊材选用和工艺参数制定提供指导，采用实际焊接试验、力学性能测试、显微组织分析等方法，对不同热输入下的X80管线钢气保药芯自动焊焊缝金属的强度、韧性分布规律及组织特征进行了研究。试验结果表明，热输入对X80气保护药芯焊丝焊缝金属显微组织及性能有显著的影响。X80气保药芯焊丝焊缝金属的组织构成主要由针状铁素体AF、多边形铁素体以及粒状贝氏体GB组成，随着热输入的增大，所有的晶粒尺寸有长大的趋势，且准多边形铁素体和多边形铁素体增多，针状铁素体减少；焊缝金属低温冲击韧性呈现先升后降的趋势，当热输入为1.2 kJ/mm时，达到最大值；在大热输入下，焊缝组织粗化，导致焊缝金属强度和断裂韧性降低。综合性能分析结果，当焊接热输入为1.2 kJ/mm时，X80气保药芯焊丝焊缝金属综合性能最佳。  
        关键词：焊接热输入;X80级气体保护焊药芯焊丝;焊缝金属;组织;性能   
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      • 陈志元,颉平平,王一,范翼飞,林鹏,张晓鸿
        2023, 53(10): 97-102. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.15
        摘要：采用变极性钨极氩弧焊（单面两层，VPTIG打底+VPTIG盖面）工艺对2A14-CS态δ6 mm铝合金进行VPTIG1+VPTIG2交叉焊缝焊接试验，对比研究交叉焊缝与单一VPTIG焊缝的微观组织和力学性能。结果表明，交叉焊缝相较单一VPTIG焊缝拉伸性能下降，其抗拉强度下降5.4%~6.6%，断后延伸率下降19.2%~23.6%，塑性下降更明显。交叉焊缝硬度与单一VPTIG焊缝硬度规律一致，从母材到焊缝中心硬度均呈现先下降后局部上升再下降的趋势，但交叉焊缝焊缝区及靠近焊缝的部分热影响区硬度较单一VPTIG焊缝明显下降。交叉焊缝微观组织呈树状枝晶和胞状枝晶形态，其打底层焊缝相较单一VPTIG焊缝晶粒更粗大且大小不均匀分布，导致交叉焊缝的力学性能下降。交叉焊缝断裂机制与单一VPTIG接头断裂机制一致，为混合型断裂机制，即以晶界韧性断裂为主，并伴随有微裂纹源受力扩展开裂、微孔聚合型断裂。交叉焊缝断口相较单一VPTIG接头断口呈现韧窝少且浅、微裂纹源受力扩展开裂更明显的特征。  
        关键词：2A14铝合金;VPTIG;交叉焊缝;微观组织;力学性能   
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      • 肖华,彭必荣,欧阳忠华
        2023, 53(10): 103-108. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.16
        摘要：为研究低功率光纤激光器连续激光线焊工艺过程中不同类型保护气体对焊接熔池的影响，选用304不锈钢作试验材料，对比无保护气、压缩空气、氮气、氩气和氦气5种保护气体模式下连续激光线焊工艺方式得到的焊缝外观情况及熔池形貌。试验结果表明，相较于无保护气体模式，保护气体模式下熔池成形更加稳定，焊缝边缘平整，外观缺陷相对较少；在保护气体的作用下，熔池截面呈特殊的“钉头型”。不同类型保护气体会对熔池尺寸产生一定影响。试验条件下，相较于无保护气体，在氮气条件下，焊缝熔宽均值增加44.7%，熔深均值增加16%；氩气条件下，熔宽均值增加55.3%，熔深均值增加8.9%；而氦气条件下，熔宽均值增加59.6%，熔深情况变化不大。焊接氛围气体导热系数、氛围气体电离能和吹气散热效应是导致差异的主要原因。生产中兼顾焊接效果及经济成本，在薄板低功率精密焊接过程中，采用氩气作保护气体是较佳的选择。  
        关键词：连续激光线焊接;保护气体;焊缝外观;焊接熔池;吹气散热效应   
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        发布时间：2023-11-20
      • 朱坤,吴义党,邹国伟
        2023, 53(10): 109-114. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.17
        摘要：反应堆压力容器（简称RPV）属于核电厂的心脏设备，长期在高温、高压、强腐蚀和强辐射的环境下运行。不锈钢堆焊层剥离属于RPV制造中的重大问题，处理代价大。选取华龙一号RPV制造过程中发生的主螺栓孔堆焊和顶盖密封面堆焊层剥离案例，对不锈钢堆焊层剥离的影响因素进行分析研究，提出了预防不锈钢堆焊层剥离的工艺控制关键点，包括：焊接方法、焊接位置、焊接参数、搭接量、预热、焊接工位及操作规范，为后续华龙一号RPV的制造提供了技术积累和工程经验。  
        关键词：反应堆压力容器;堆焊层;剥离;工艺控制   
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        发布时间：2023-11-20
      • 孔凡红,刘宝剑,王天先,郭俊
        2023, 53(10): 115-119. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.18
        摘要：以13MnNiMoR钢为研究对象，分别采用H08Mn2MoA+SJ101、H09MnNiMoG+SJ16G焊材进行多层多道焊，分析了模拟封头热成形、恢复性能热处理及Max.PWHT、Min.PWHT后的金相组织，并进行了拉伸及-20 ℃下的冲击韧性试验。结果表明，采用H09MnNiMoG焊丝匹配SJ16G焊剂焊接的试件，焊缝区化学成分Mn、Ni、Mo等元素更高，焊缝区组织为索氏体+少量铁素体且晶粒细小，室温及高温拉伸性能更优。  
        关键词：13MnNiMoR;封头拼缝;焊接;力学性能   
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        发布时间：2023-11-20
      • 杨怀德,肖宁,贾世童,唐小堂,谢华清,马良
        2023, 53(10): 120-124. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.19
        摘要：研究铝合金错位翅片型水冷散热器的真空钎焊工艺。采用水浸超声仪对产品钎着率进行测量，采用检漏仪对产品的气密性进行测试，采用拉伸试验机对试样的强度、延伸率进行分析，采用硬度计对试样的布氏硬度进行测试。结果表明：温度曲线、工装装夹力矩、工装结构对钎着率有显著影响。随着保温时间适当延长，钎着率呈现上升趋势；随着工装装夹力矩的增大，钎着率也呈现上升趋势，最佳扭矩为120 N·m；工装结构会影响每垛最上层散热器焊合情况，在合适的钎焊温度曲线、装夹力与适宜的工装情况下，产品钎着率可达90%以上，检漏合格率高达99%。3003铝合金经真空钎焊后，力学性能有所下降，抗拉强度下降幅度为27.2%，规定非比例延伸强度下降幅度为34.1%，延伸率下降幅度为6.6%，硬度下降幅度为32.2%。  
        关键词：水冷散热器;真空钎焊;铝合金;钎着率;错位翅片   
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        发布时间：2023-11-20
      • 马国良
        2023, 53(10): 125-130. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.20
        摘要：针对目前无磁钻具难以修复再利用的问题，通过对无磁钻具的性能特点、磨损机理及接头损伤形式分析，选择熔化极电弧堆焊技术对接头磨损失效的无磁承压钻杆进行堆焊修复，并设计了适用于无磁钻具接头磨损及偏磨修复的金属粉芯丝材，牌号为LoWare®-NMBU。堆焊修复试验结果表明，熔覆金属为铁基奥氏体焊态组织，磨损失效的P550承压钻杆经修复后，室温下抗拉强度平均值达到550 MPa，布氏硬度平均值达到320 HB，夏比冲击功大于120 J，磁导率小于1.01，满足无磁承压钻杆使用要求。  
        关键词：无磁钻具;耐磨带焊丝;熔化极电弧堆焊;力学性能   
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        发布时间：2023-11-20

        焊接培训

      • 袁喆
        2023, 53(10): 131-135. DOI: 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.10.21
        摘要：针对我国民用核安全设备焊接人员资格管理发展情况，结合自身从事核电特种工艺人员资格考核管理工作的经验，分析管理中存在的不足之处，提出合理化建议，以供广大从业人员交流探讨。新的HAF603法规发布后，经过近三年的实践，不断优化管理模式，通过各种改进措施提高了焊接人员资格管理质量，在整体提高全行业焊接人员技能水平的同时，大幅度缩减了资格考试周期和企业的考试成本，焊接人员资格考试的通过率逐渐提升，焊工的核安全文化素养不断提高，对确保核设备质量、保障核设施安全产生了积极意义。  
        关键词：焊接人员;资格管理;优化管理;改进措施   
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        发布时间：2023-11-20
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