2023年, 第0卷, 第6期　
刊出日期：2023-06-30

  

• 全选
  |

试验研究
• Select
  大截面摩擦焊装备及自动控制系统研发

  冯小林, 辛舟, 张昌青, 芮执元, 李鄂民, 刘满强

  焊接. 2023, 0(6): 1-8,23. https://doi.org/10.12073/j.hj.20221216003

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对传统电解铝预焙阳极导电装置中使用手工焊时存在的劳动强度过大、环境污染严重及导电率偏低等问题，创新研制了国内首台5 000 kN铝导杆摩擦焊装备和首台4 000 kN铸钢爪摩擦焊装备，并投入实际生产。重点剖析2套装备在研发过程中涉及自动控制设计范畴时，面临的焊件大惯量及大截面特性、摩擦焊工艺要求相位控制误差小、速度输出精度高，以及数据采集速率快等挑战，通过科学设计，实现摩擦焊装备对输入信号快速准确采集；同时，依靠高效控制策略构建，达到实时精准调控结果，满足大截面同种或异种金属在加工过程中对系统稳定性和人机互动质量，以及速度、位置、压力、安全等控制参数指标要求，进而满足摩擦焊工艺对加工焊件质量及重复性要求高的指标；由于其能够为焊接工艺研究提供过程精准数据，继而为追寻最佳接头质量提供科学路径。由于目前针对同种或异种金属大截面摩擦焊接头历经热时效、热循环及电流载荷下的基础理论和实际应用较少，相关装备研制成果对焊接与控制交叉学科融合发展具有积极作用。对该类装备及自动控制系统的发展趋势予以展望。
• Select
  大壁厚X80钢焊接HAZ沿壁厚方向的低温韧性

  付超, 刘阳, 王勇, 李学达, 曲畅

  焊接. 2023, 0(6): 9-17. https://doi.org/10.12073/j.hj.20221107001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为研究大壁厚X80钢焊接热影响区（HAZ）沿壁厚方向的低温韧性，研究临界再热粗晶区（ICCGHAZ）的局部脆化对焊接接头韧性的影响，选用中俄东线站场用低温钢管（?1 422 mm×22 mm）焊接接头，利用−80～20 ℃系列温度冲击试验分别评价距外表面2 mm，4 mm，6 mm，8 mm处的冲击吸收能量，评价V形缺口前端包含ICCGHAZ时的韧性。结果表明，大壁厚X80钢焊接HAZ沿壁厚方向韧脆转变规律一致，在−60 ℃以上均具备良好的低温韧性，但应注意CGHAZ的粗晶脆化引起的偶发脆化现象；ICCGHAZ全温度范围内都是焊接接头的局部脆化区（LBZ），其影响整体焊接接头韧性的程度与温度相关，临界温度为−45 ℃。在−45 ℃以上时，不会导致整体脆化；−45 ℃及以下时，随着温度的降低会显著降低整体韧性，增大脆化概率。建议服役温度低于−45 ℃的大壁厚耐低温管线技术条件增加1组V形缺口经过ICCGHAZ的夏比冲击试验。
• Select
  大厚度2219铝合金搅拌摩擦焊组织和性能及工程因素分析

  邓利芬, 李超, 丁艳霞, 熊占兵, 毕海娟

  焊接. 2023, 0(6): 18-23. https://doi.org/10.12073/j.hj.20221121002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  针对22 mm厚的2219铝合金，首先设计了2219铝合金搅拌摩擦焊的专用搅拌工具，进行了2219铝合金搅拌摩擦对接试验，获得了成形良好、性能优良的焊接接头。研究了不同装配间隙及错边量对2219铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能的影响。结果表明，在转速为300～450 r/min、焊接速度为100～150 mm/min时，接头可划分为焊核区、热力影响区、热影响区及母材；其中，焊核区组织均为细小的等轴晶；接头的显微硬度呈U形分布，最低显微硬度位于热力影响区，最高显微硬度位于母材区；接头的平均抗拉强度为341 MPa，为母材的74%，接头的断后伸长率为6.1%；焊接接头均断裂于热力影响区，呈韧性断裂。此外，随着装配间隙的增加，接头的抗拉强度逐渐降低；相反，随着错边量的增加，接头的抗拉强度呈先增加后降低的趋势；装配间隙为1 mm、错边量为1.5 mm时，接头无缺陷，具有最优的力学性能。
• Select
  Q460车桥壳埋弧焊焊缝组织及电化学腐蚀行为

  纪建奕, 路海涛, 肖浚艺, 潘家敬

  焊接. 2023, 0(6): 24-30,43. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220516001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  选取Q460低合金高强钢及其埋弧焊焊接接头，采用金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和显微硬度计等测试手法研究焊缝组织及性能；通过电化学极化曲线的测试研究焊缝腐蚀行为。试验结果表明，焊缝组织为针状铁素体和珠光体，经过淬火加高温回火后的焊缝晶粒最为细小；焊缝的硬度大于母材的硬度；焊缝的抗腐蚀性能低于母材，在质量分数为3.5%的NaCl腐蚀环境下，较于同为低合金高强钢的Q510和Q345，Q460焊缝耐腐蚀性也略差。
• Select
  6A02铝合金接触反应钎焊接头组织及抗剪强度

  杨文静, 权银洙, 柴禄, 滕俊飞

  焊接. 2023, 0(6): 31-37. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220428001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  使用T2铜箔作为中间层，采用真空接触反应钎焊方法进行6A02铝合金的连接试验。采用扫描电镜分析、能谱分析和强度分析等方法，分析了钎焊工艺参数对接头组织和力学性能的影响。结果表明，采用铜箔真空接触反应钎焊6A02铝合金时，钎焊接头两侧易出现溶蚀缺陷，且连接温度越高、保温时间越长，溶蚀的程度越严重，钎缝中没有发现钎焊时常见的气孔、夹渣等缺陷，采用接触反应钎焊可以得到致密的钎焊接头。当连接温度为560 ℃时，钎焊接头组织为6A02合金、α-Al固溶体、CuAl₂和Mg₂Si；当连接温度为570 ℃，580 ℃时，钎缝中出现短杆状的ω-FeCu₂Al₇组织，接头组织为6A02合金、α-Al固溶体、CuAl₂，Mg₂Si和 ω-FeCu₂Al₇；当连接温度为570 ℃、保温时间为30 min时，获得的接头抗剪强度最高为38.5 MPa，且接头断裂位于6A02钎缝中脆性的CuAl₂化合物反应层。
• Select
  6082-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头成形及力学性能

  尹德猛, 李充, 姚肖洁, 郝文波, 王崴, 杨彦龙

  焊接. 2023, 0(6): 38-43. https://doi.org/10.12073/j.hj.20221127001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  采用分体式双轴肩搅拌摩擦焊（Bobbin-tool friction stir welding，BT-FSW）实现了10 mm厚6082-T6铝合金板材的焊接，搅拌针表面的加工螺纹特征有助于搅拌针诱发周围材料的单一剪切变形，在增加搅拌针周围材料变形复杂程度的同时提高应变速率，从而有助于弱化材料在BT-FSW接头区域组织。结果表明，当转速为300 r/min，焊接速度为400 mm/min，且压入量为0.5 mm时，获得表面及内部宏观成形良好的BT-FSW接头，接头宏观形貌呈典型的“哑铃形”；在较高程度的塑性变形影响下，BT-FSW接头内的晶粒发生动态再结晶从而生成细小的等轴晶；由于接头不同区域的摩擦热输入分布不同，接头的硬度分布呈典型的W形分布；接头抗拉强度约为母材强度的77%，断后伸长率约为母材的69%。
专题综述
• Select
  从油气管道工程建设的发展看焊接技术的进步

  王鹏宇, 闫臣

  焊接. 2023, 0(6): 44-51,64. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220416001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  以自动焊为代表的第三代管道建设技术已在中俄东线天然气管道工程等国家重点油气长输管道工程中全面应用。通过梳理近年来管道工程自动焊质量管理经验，围绕人、机、料、法、环5个方面，从焊接工艺评定、焊工准入、焊材管理、百口磨合、连头口焊接、焊接数据采集及焊口分析等环节，对环焊缝质量管控措施开展系统性总结。结合“中国制造2025”，展望了未来油气管道建设事业的发展，为焊接新技术的开发应用和质量管控提供参考。
生产应用
• Select
  中碳铸钢缺陷补焊材料与工艺优化

  宋扬, 胡庆睿, 安洪亮, 冷冰, 钟彬, 牟梓豪, 张基隆

  焊接. 2023, 0(6): 52-57. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220920002

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  基于异种钢的焊接冶金技术理念的特定条件，根据焊接工况的实际应用与试验研究的验证结果，针对大型中碳铸钢部件的补焊，提出了优化焊接材料与工艺的实战技术组合方案。采用可以显著改进焊接性（抗冷裂纹和热裂纹）的Mn，Ni奥氏体高合金钢的专用焊丝（Cr20Ni10Mn7Si-ZG），免除了焊前预热和焊后热处理（完全冷焊），并可获得优良的焊缝力学性能；通过在坡口内预制焊接结构补强的壳体结构，改善了焊接热循环中的热场分布和焊接结构的受力条件，提高了焊接结构的抗疲劳性能；预制由内置钢腹板所构建的三维刚性骨架体系，通过无间隙镶嵌的刚性支撑，无差别地抵消焊接填充金属冷凝时所产生的垂直于坡口壁的收缩应力，可最大化地控制焊接变形量和降低裂纹扩展速率。
• Select
  管道自由口连头自动焊接工艺

  刘晓文, 梁明明, 李永春, 牛连山, 李阳, 姜艳朋

  焊接. 2023, 0(6): 58-64. https://doi.org/10.12073/j.hj.20220406001

  摘要 ( ) PDF全文 ( )   可视化   收藏

  为了提高管道自由口连头的焊接质量和焊接效率，降低人工劳动强度，采用CPP900-W1A单焊枪管道自动焊进行自由口连头焊接试验。试验优化并设计了双V形复合坡口，根据相控阵超声波检测（Phased array ultrasound testing，PAUT）、射线检测（Radiographic testing，RT）结果和焊接缺陷的宏观金相形貌，对接头典型缺陷进行了分析，优化了施工方法和焊接工艺，进行了焊接工艺的焊接时效验证和焊接接头力学性能测试。结果表明，双V形坡口相比单V形坡口可减少金属填充量约30%；采用实心焊丝气体保护下向焊（根焊、热焊）+ 药芯焊丝气体保护上向焊（填充焊、盖面焊）工艺的焊接用时为2.8～3.5 h，相比传统连头工艺的焊接可节省时间约50%，采用该焊接工艺连续焊接5道口并检测合格，焊接接头力学性能均满足工艺规程的相关标准要求，试验得到了满足管道自由口连头的焊接施工方法和焊接工艺，为中俄东线管道自由口连头焊接提供了高效、可靠的焊接工艺。