海洋环境钢结构焊接接头腐蚀与防护工艺研究进展

介绍了海洋腐蚀环境的特点,分析了钢结构焊接接头的腐蚀特性。在此基础上,总结了国内外学者关于焊接接头在海洋环境下的腐蚀机制和影响因素等研究成果,明确了焊接接头以电偶腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳为主导的电化学腐蚀行为。针对钢结构焊接接头的海洋腐蚀防护要求,总结了当前主要的腐蚀防护方案,如添加合金元素、焊接工艺优化、热处理、表面强化和防腐涂层等。最后,综合当前钢结构焊接接头海洋腐蚀与防护研究现状,提出了在海洋实际工况验证和防护手段不足等方面的问题。     

海洋用钢焊接接头的海水腐蚀行为研究

目的研究海洋用钢焊接接头的海水腐蚀行为。方法采用海水暴露试验、电偶腐蚀试验和腐蚀电位测量等方法。结果获得了5种海洋用钢焊接接头的海水腐蚀结果。结论海洋用钢焊接接头的熔合区易产生腐蚀沟槽。在全浸区、潮差区和飞溅区条件下,同一焊接接头的腐蚀行为相同,焊接接头的腐蚀严重程度顺序为全浸区>潮差区>飞溅区。焊缝-母材的电偶腐蚀试验结果与焊接接头的暴露腐蚀结果一致。     

7A52铝合金等离子弧焊接头盐雾腐蚀行为研究

目的研究7A52装甲铝合金等离子弧焊接接头耐海洋大气环境的腐蚀特征和规律。方法通过盐雾加速腐蚀试验进行腐蚀评估,并在腐蚀后利用扫描电子显微镜(SEM)观察腐蚀产物微观形貌,并分析腐蚀时间对腐蚀性能的影响,通过能谱(EDS)分析腐蚀产物的元素组成。结果 7A52铝合金焊接接头盐雾腐蚀初期(8 h)热影响区首先出现点蚀,随着腐蚀时间延长(12 h),母材和焊缝发生点蚀,热影响区腐蚀产物层氧的含量最多。结论 7A52装甲铝合金等离子弧焊接接头处热影响区是腐蚀敏感区,热影响区比焊缝区和母材区耐蚀性稍差。     

机翼后梁接头裂纹故障分析

目的分析某型飞机机翼后梁接头裂纹形成的原因,避免类似问题的重复发生。方法通过对机翼后梁接头进行受力分析,在对机翼后梁接头结构装配关系进行分析的基础上,采用有限元方法对接头进行应力计算,并对裂纹断口进行宏观和微观分析,确定产生裂纹的原因。结果机翼后梁接头裂纹为应力腐蚀裂纹。结论机翼后梁接头材料为LD5,对应力腐蚀敏感,接头在装配过程中存在较大的装配拉应力,而接头表面的腐蚀防护又存在缺陷,在较严酷的服役环境作用下发生了应力腐蚀开裂。     

焊料在NaCl溶液中重金属元素的浸出行为

电子垃圾填埋时重金属元素的浸出会造成环境和地下水的污染,进而危害人类的健康。文章以Sn-0.75Cu、Sn-3.5Ag-0.75Cu和Sn-37Pb焊料合金及接头作为对象,研究了它们在3.5%NaCl溶液中重金属元素的浸出行为。结果表明,3种焊料合金浸出后Sn的浸出量差别不大,而3种钎焊接头Sn的浸出量却高出焊料合金中浸出量的1个数量级,并且无铅钎焊接头中Sn的浸出量高于Sn-37Pb钎焊接头;焊料合金中Ag、Cu的浸出量较少,Pb的浸出量较高,而钎焊接头中Ag、Cu及Pb的浸出量均高于焊料合金。焊料合金在NaCl溶液中浸出后表面生成的腐蚀产物较少,而钎焊接头浸出后表面生成的腐蚀产物却很多,其产物主要是由SnCl2、Sn(4OH)6Cl2和PbC(lOH)相组成。     

电热管焊接接头挤压裂纹的分析

针对电热管焊接接头挤压产生的裂纹 ,通过采用金相显微镜观察其金相组织并用直读光谱对原材料成分进行化学成分分析 ,排除了成分、焊接工艺规范等的影响。经过对挤压过程分析 ,发现应力集中点是产生裂纹的主要原因 ,并提出了改进的方法     

海管焊接接头腐蚀特性及监测方法研究进展

首先,介绍了海底管道焊接区域的腐蚀理论,其中成分差异理论和活性组织溶解理论是导致焊接区域发生局部腐蚀的主要内因。其次,总结了影响焊接区域腐蚀性能的因素,主要包括焊接区域元素成分、显微组织等材料自身因素以及温度、流速等环境因素。进而,结合焊接区域的属性特点和环境条件,归纳了电偶腐蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀等主要的腐蚀类型。最后,重点介绍了元素成分和显微组织结构复杂的焊接区域非均匀腐蚀监测方法,明确了如电化学法、电阻法等的技术特点和适用条件,从而从腐蚀特性及腐蚀监测层面为海管焊接区域的工艺设计和腐蚀管理提供技术指导。     

油田用双金属机械复合管失效原因分析与对策

目的 分析研究双金属机械复合管的失效原因,并提出改进措施。方法 对比说明双金属机械复合管几种常见的典型制造方法及其优缺点,介绍应用中典型传统焊接工艺焊接的环焊缝腐蚀剌漏或穿孔、环焊缝开裂、内衬塌陷或鼓包以及爆管等常见的失效形式,利用现场应用的失效实例、统计数据和室内检测结果,分析这些失效类型的原因,并提出针对性建议或措施。结果 双金属机械复合管几种典型的制造方法各有优缺点,但其产品的内衬与基管的结合力均较小。造成其管材失效的主要原因有高压、高温、含CO2/Cl^–腐蚀介质、封焊结构、焊接工艺、外防腐层施工、应力腐蚀或电偶腐蚀等。根据现场应用实践,提出并应用了管端堆焊结构、环焊缝用镍基合金焊材、增加内衬厚度和小管径等防止失效的建议或措施,取得很好的防护效果。结论 造成此类管材失效的因素有腐蚀、封焊结构、焊接、外防腐施工及应力腐蚀或电偶腐蚀等,可采取堆焊结构、镍基合金焊材、厚衬层和小管径等措施。     

SnAgCu焊料中Sn元素在模拟土壤溶液中的浸出行为

研究了Sn-3.5Ag-0.75Cu无铅焊料及其与Cu基板的钎焊接头在模拟土壤的NaCl,NaCl-Na2SO4和NaCl-Na2SO4-Na2CO3溶液中Sn元素的浸出行为.结果表明:焊料在NaCl-Na2SO4-Na2CO3溶液中Sn的浸出相对严重;而接头在NaCl溶液中Sn的浸出量最多.在Sn浸出量多的焊料和接头表面形成厚而疏松的腐蚀产物,XRD分析表明其产物主要由SnO,SnO2和Sn4(OH)6Cl2组成.动电位极化测试分析表明接头中Cu基板与焊料合金之间的电偶腐蚀是焊料合金与接头在同种溶液中Sn元素浸出差异的主要原因.     

奥氏体不锈钢悬空双面埋弧自动焊工艺

本文介绍采用悬空双面埋弧自动焊工艺焊接奥氏体不锈钢。通过理论分析、焊接试验，提出只要严格控制焊接线能量和采用适当的工艺措施，就可以防止烧穿和未焊透，并可以克服一定量的焊丝偏移给焊缝质量带来的不良影响，能够获得高质量的焊缝和满足要求的焊接接头。     

铝锂合金焊缝大气腐蚀行为研究

目的研究铝锂合金搅拌摩擦焊焊缝在大气环境中的腐蚀行为。方法采用电化学极化法、质量增加法、扫描电子显微镜、三维体式显微镜几种不同的表征手段对铝锂合金搅拌摩擦焊焊缝在模拟海洋大气环境中的腐蚀行为进行研究。结果焊缝部位存在较为严重的应力腐蚀开裂现象,腐蚀电位比基体部位负移约0.05 V,腐蚀速率比一般基体部位明显增大。结论搅拌摩擦焊虽具有较多优点,在其他领域得到一定应用,但针对铝锂合金在海军飞机方向的应用存在缺陷,不能直接裸露使用。     

阴极极化对高强钢焊接件应力腐蚀敏感性的影响

目的研究不同极化电位下高强钢焊接件在海水中的应力腐蚀敏感性。方法采用慢应变速率试验(SSRT)和电化学阻抗技术来判定不同极化电位条件下高强钢焊接件在海洋环境中应力腐蚀敏感性的大小,利用扫描电镜和三维视频测试技术观察试样断裂处的颈缩情况和断裂方式。结果在E corr~-0.9 V电位区间内,高强钢焊接件在海水中没有明显的应力腐蚀敏感性;在-1.1~-1.2 V电位区间内,焊接件断口出现脆性断裂特征,力学性能下降明显,具有很强的应力腐蚀敏感性。结论阴极极化对高强钢焊接件在海水中的应力腐蚀敏感性影响显著。     

7A52铝合金及25CrMnSiA钢焊接件海洋大气应力腐蚀试验研究

目的研究7A52铝对接焊拉伸试样、25CrMnSiA钢对接焊拉伸试样的海洋大气应力腐蚀行为。方法利用自行设计制作的恒载荷大气应力腐蚀试验装置,在海南万宁站海洋大气环境中,分别采用7A52铝对接焊拉伸试样、25CrMnSiA钢对接焊拉伸试样进行海洋大气应力腐蚀试验研究。对试验中断裂的试样和未断裂的试样,进行表面腐蚀形貌、断口形貌、显微组织、显微硬度分布等分析。结果 7A52铝焊接件断裂在焊接部位,Cl-富集于SCC部分的含钙或含硫的第二相质点,促进了7A52铝焊接件应力腐蚀开裂。海洋大气应力腐蚀试验的25CrMnSiA钢焊接件断裂在母材部位,而实验室拉伸试验断裂在焊接部位。结论两种焊接件在海南海洋大气环境下均存在应力腐蚀开裂,裂纹萌生、扩展于朝向海洋方向的试样表面,存在"风脆"现象。     

硫酸盐还原菌对EH40焊接钢海水腐蚀的影响

目的研究无菌和SRB体系中EH40钢焊接接头的母材区、热影响区和焊缝区腐蚀差异。方法利用金相显微镜观察、失重法、电化学测试、扫描电镜和X射线光电子能谱仪等分析手段。结果焊缝区微观组织由块状铁素体(BLF)和魏氏组织(W)组成;热影响区可再分为粗晶区(CGHAZ)和细晶区(FGHAZ)两个区;母材区主要由BLF、AF和少量珠光体组成。在无菌对照体系中,焊缝区腐蚀速率为0.0026 mm/a,混合区次之,为0.0023 mm/a,母材区最小,为0.0019 mm/a。含SRB体系中,各区的腐蚀速率为:焊缝区(0.0037 mm/a)混合区(0.0034 mm/a)母材区(0.0030 mm/a)。热影响区腐蚀产物形貌粗大,点蚀孔也较大。结论焊缝区比母材区容易腐蚀,由此易造成小阳极大阴极加速腐蚀,热影响区容易发生点蚀。SRB能促进三个区域试样腐蚀加速。     

浅析渣油催化裂化装置腐蚀与防护

目的研究渣油催化裂化装置在生产运行中存在的问题,解决该装置因腐蚀损害而造成停工停产的问题。方法对该装置典型的易腐蚀部位进行分析研究,主要包括对再生器卸剂线阀门冲蚀、膨胀节露点腐蚀、螺栓断裂的形貌分析及换热器管束端口腐蚀的具体分析,针对不同部位不同的腐蚀机理及采取的相关有效措施。结果基于上述典型案例的研究,提出该催化裂化装置日常防腐的4个措施,主要措施为强化腐蚀监测、强化施工质量监督、强化助剂管理及生产操作平稳运行。采用三指式电化学和电感腐蚀监测方式,对催化裂化装置的分馏塔顶油气系统、分馏塔顶循环系统、富气冷却系统、吸收稳定系统等易腐蚀部位进行重点监测,做到月汇总分析,根据腐蚀率进行重点关注,做好防腐和腐蚀率的对应措施。结论找准造成腐蚀的根本原因,针对腐蚀情况制定相应的应对措施,降低腐蚀速率,减低设备损坏,从而保证装置安稳长时间的运行。     

Problems and issues in laser beam welding of aluminum–lithium alloys

Aluminum–lithium (Al–Li) alloys are very attractive for potential aerospace applications due to their lower density, higher specific strength and rigidity, better corrosion and fatigue crack growth resistance properties, compared to conventional aluminum alloys. Laser beam welding (LBW), being an advanced joining method, has already been approved for applications involving aluminum alloys. However, there are still a number of problems and issues to be answered and solved in LBW of Al–Li alloys. In this review, the properties of Al–Li alloys and the characteristics of LBW are introduced, the formation and prevention of the main weld defects such as porosity and hot cracking are discussed, and then the weld microstructure and the joint mechanical properties are described in highlight. At the end, an outlook on future trends is presented.     

Influence of welding speed and power on residual stress during gas tungsten arc welding (GTAW) of thin sections with constant heat input: A study using numerical simulation and experimental validation

The temperature distribution and residual stresses for a GTAW circumferential butt joint of AISI 304 stainless steel using numerical simulation have been evaluated. For evaluation of weld induced residual stresses, the analysis of heat source fitting was carried out with heat inputs ranging from 200 to 500 J/mm to arrive at optimal heat input for obtaining proper weld penetration and heat affected zone (HAZ). For this chosen heat input, the influence of different weld speeds and powers on the temperature distribution and the residual stresses is studied. The heat source analysis revealed the best choice of heat input as 300 J/mm. The residual stresses on the inner and outer surfaces, and along the radial direction were computed. Increase in temperature distribution as well as longitudinal and circumferential residual stresses was observed with the increase in weld speed and power. The validity of the results obtained from numerical simulation is demonstrated with full scale shop floor welding experiments.