钛合金管道全位置等离子弧焊焊缝成形及组织性能研究

发布时间：2021-04-15 10:33

　　钛合金因其优异的耐腐蚀性能、高比强度和高抗冲击及抗疲劳性能,其管结构被广泛应用于石油化工、海洋工程、航空航天等领域。由于大部分均为厚壁管道,且焊接时变位困难,工程上越来越多地采用全位置的方法进行焊接。高能束焊因其熔透能力强、焊接速度快及接头性能好等优点,广泛应用于钛合金的焊接。等离子弧焊作为高能束焊的一种,具有成本低、操作简单、工作环境要求低等优势,是焊接钛合金的一种理想选择。因此针对钛合金厚壁管道的优质焊接,研究全位置等离子弧焊具有宽广的发展前景。本文选用Φ219×8.8mm规格的TA2、TC4钛合金管道作为试验材料,采用全新研制的全位置等离子弧焊自动焊接设备进行I型坡口、无间隙、不填丝的对接试验,优化设计了背面保护气罩,研究了焊接参数对焊缝成形的影响规律、全位置等离子弧焊焊缝成形机理以及焊接接头的显微组织与力学性能,得到如下结果:（1）采用双层气筛及液冷对背面保护气罩进行改进设计,使保护气体在出口处达到良好的流动状态,优化后的背面保护气罩的保护效果及使用寿命明显提高。（2）在仰焊位置进行了单因素试验,得到了TA2焊缝成形良好的规范区间,为工艺试验设计提供依据,采用响应面法进行了工艺... 

【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 钛合金管道的应用
        1.1.2 钛合金管道的焊接方法
    1.2 国内外全位置PAW设备及工艺研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 国内外全位置焊缝成形控制技术研究进展
    1.4 课题研究意义及主要研究内容
        1.4.1 课题研究意义
        1.4.2 课题研究内容
第2章 试验设备与方法
    2.1 全位置PAW自动焊接系统
    2.2 全位置PAW背面保护气罩优化设计
    2.3 试验材料与方法
        2.3.1 试验材料与焊接位置
        2.3.2 焊接参数的选择与试验设计
        2.3.3 焊缝成形测量
    2.4 全位置PAW焊接接头组织性能测试
第3章 全位置PAW背面保护气罩优化设计
    3.1 背面保护气罩的优化设计加工
        3.1.1 背面保护气罩的优化设计
        3.1.2 背面保护气罩的加工
    3.2 背面保护气罩保护效果研究
第4章 全位置PAW焊缝成形工艺研究
    4.1 全位置PAW焊缝成形规范区间
    4.2 建立模型
    4.3 焊接参数对焊缝成形的影响规律
        4.3.1 焊接参数对焊缝正面熔宽的影响规律
        4.3.2 焊接参数对焊缝背面熔宽的影响规律
        4.3.3 焊接参数对焊缝正面余高的影响规律
        4.3.4 焊接参数对焊缝背面余高的影响规律
    4.4 焊接参数优化及验证
第5章 全位置PAW焊缝成形机理分析
    5.1 各位置穿孔熔池受力分析
        5.1.1 重力对全位置熔池的影响
        5.1.2 穿孔熔池力学平衡判据
    5.2 平衡判据中的作用力分析
        5.2.1 X方向上作用力分析
        5.2.2 Y方向上作用力分析
    5.3 焊缝成形机理对焊接参数指导
第6章 TC4 全位置PAW焊接接头显微组织与力学性能分析
    6.1 焊接接头的显微组织分析
        6.1.1 焊接接头的宏观组织形貌
        6.1.2 母材及焊接接头过渡区显微组织
        6.1.3 焊接接头焊缝、热影响区X射线衍射分析
        6.1.4 焊接接头焊缝区与热影响区显微组织
    6.2 全位置焊缝的X射线探伤
    6.3 焊接接头的力学性能分析
        6.3.1 焊接接头拉伸与冲击性能
        6.3.2 焊接接头显微硬度
第7章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]国内外钛合金在海洋工程中的应用现状与展望[J]. 于宇,李嘉琪.  材料开发与应用. 2018(03)
[3]管道全位置等离子弧自动焊接设备[J]. 郭春富,刘帛炎,孙伟强,李苏,刘丹.  材料研究与应用. 2017(04)
[4]管道全位置自动焊的研究现状及展望[J]. 郭春富,孙伟强,刘帛炎,常云龙.  电焊机. 2017(11)
[5]国内外钛合金研究及应用现状[J]. 江洪,张晓丹.  新材料产业. 2017(03)
[6]大口径厚壁钢管全位置窄间隙热丝TIG焊技术[J]. 徐祥久,张宇,黄超,陈怡.  机械制造文摘(焊接分册). 2016(04)
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[8]X70钢管道全位置激光-MAG电弧复合根焊焊缝成形试验研究[J]. 雷正龙,杨雨禾,李福泉,陈彦宾,曾惠林.  中国激光. 2015(04)
[9]不同焊接模式对不锈钢全位置A-TIG焊接工艺的影响[J]. 刘观辉,易耀勇,盛安,张宇鹏,罗子艺,许磊,梁青山.  电焊机. 2015(03)
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硕士论文
[1]TA2钛管钨极氩弧焊焊接工艺及可靠性研究[D]. 郭靖.天津大学 2012
[2]TA18钛合金管材织构的研究[D]. 杨磊.北京有色金属研究总院 2011
[3]等离子焊接气体保护效果数值模拟研究[D]. 李明.兰州理工大学 2011
[4]大厚度船用钛合金等离子弧焊成型及控制技术研究[D]. 廖志谦.西北工业大学 2007



本文编号：3139167