X80高强管线钢超音频直流脉冲TIG焊工艺研究

发布时间：2021-05-27 12:47

　　油气管线恶劣的服役环境驱使管线钢朝着强韧性、高强度等方向发展。与管线钢的快速发展相比,高强管线钢的焊接技术发展相对滞后,在现有的焊接工艺下,高强管线钢焊接接头容易出现HAZ粗化和软化、HAZ局部脆化、气孔等焊接缺陷,限制了高强管线钢的广泛应用。超音频直流脉冲TIG焊接电弧不仅挺度高、穿透力强,并且电弧超声激发的洛伦兹力对焊接熔池具有搅拌、振动等作用,可改善焊缝成形质量、提高焊接速度、细化焊缝晶粒。因此,本文开展了一种适用于X80高强管线钢的超音频直流脉冲TIG焊工艺的研究工作。利用电信号采集系统分析脉冲电流频率在20kHz和40kHz对电流波形的影响,研究发现:两个脉冲频率下的电流波形都为矩形方波,电弧可以稳定燃烧,并且脉冲电流变化率大于等于50A/μs,表明自主研发的超音频直流脉冲TIG电源可以满足大电流焊接的需求;利用高速摄像采集系统,并借助图像处理技术分析脉冲电流频率对超音频直流脉冲TIG焊焊接X80管线钢电弧形态的影响,结果表明:随着脉冲直流频率的增加,电弧发生径向收缩,20kHz和40kHz相比,电弧径向收缩在0.65mm左右。以10mm厚X80高强管线钢为研究对象,通过平板... 

【文章来源】：北京石油化工学院北京市

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 X80 管线钢的发展与研究概况
        1.2.1 X80 管线钢的开发与应用
        1.2.2 X80 管线钢冶金特征
        1.2.3 X80 管线钢焊缝区性能研究
    1.3 X80 管线钢焊接工艺的国内外研究现状
    1.4 超音频直流脉冲TIG焊接技术的国内外研究现状
        1.4.1 超音频直流脉冲TIG焊电弧特性国内外研究现状
        1.4.2 超音频直流脉冲TIG焊细化焊缝晶粒研究
    1.5 课题研究的内容
第二章 超音频直流脉冲TIG焊接试验系统和方案设计
    2.1 引言
    2.2 焊接试验设备
        2.2.1 超音频直流脉冲TIG电源的研制
        2.2.2 试验平台的搭建
        2.2.3 信号采集系统
        2.2.4 高速摄像采集系统
    2.3 试验材料的选择
    2.4 试验检测方案
        2.4.1 宏观形貌检测
        2.4.2 金相微观组织检测
        2.4.3 拉伸试验检测
        2.4.4 维氏硬度试验检测
        2.4.5 冲击试验检测
        2.4.6 弯曲试验检测
    2.5 本章小结
第三章 X80 管线钢超音频直流脉冲TIG焊电弧特性
    3.1 引言
    3.2 脉冲电流频率对电弧电压的影响
    3.3 占空比对电弧电压的影响
    3.4 脉冲电流频率对电弧电流的影响
    3.5 超音频直流脉冲TIG焊电弧形态研究
        3.5.1 电弧图像处理技术
        3.5.2 脉冲电流频率对电弧形态的影响
    3.6 本章小结
第四章 超音频直流脉冲TIG焊焊接X80 管线钢适用性
    4.1 引言
    4.2 X80 管线钢超音频直流脉冲TIG焊焊缝成形
        4.2.1 脉冲峰值电流对焊缝成形的影响
        4.2.2 基值电流对焊缝成形的影响
        4.2.3 焊接速度对焊缝成形的影响
        4.2.4 占空比对焊缝成形的影响
        4.2.5 脉冲频率对焊缝成形的影响
    4.3 工艺参数优化
        4.3.1 试验方法
        4.3.2 参数优化结果
    4.4 超音频直流脉冲TIG焊工艺适应性研究
        4.4.1 打底焊工艺研究
        4.4.2 坡口焊接工艺
    4.5 本章小结
第五章 X80 管线钢超音频直流脉冲TIG焊接头性能分析
    5.1 引言
    5.2 焊接接头金相显微组织
    5.3 焊接接头力学性能
        5.3.1 显微硬度测试
        5.3.2 拉伸性能测试
        5.3.3 弯曲性能测试
        5.3.4 冲击性能测试
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者及导师简介
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]X80管线钢性能特征及技术挑战[J]. 张圣柱,程玉峰,冯晓东,魏利军,王如君,多英全,韩玉鑫.  油气储运. 2019(05)
[2]X80管线钢焊接材料的选择及其应用[J]. 孙咸.  电焊机. 2019(01)
[3]X80管线钢焊接冷裂纹敏感性研究[J]. 严春妍,李琛,元媛,吴立超,尹长华.  电焊机. 2018(08)
[4]控轧控冷工艺对X80管线钢组织和性能的影响[J]. 高红,任毅,王爽,刘文月,张帅.  上海金属. 2018(04)
[5]激光-MAG复合焊焊接X80管线钢的接头硬度控制[J]. 石晓松,朱生旗,皮亚东,邓俊,刘晓文.  焊接技术. 2018(04)
[6]管线钢高效焊接技术的研究现状及前景分析[J]. 张锦刚,王海燕,王茜,李振岗,张鹏.  热加工工艺. 2018(03)
[7]X80管线钢焊接热影响区软化问题研究[J]. 陈小伟,王旭,王立柱,刘鉴卫,杨魁,李国鹏.  焊管. 2017(06)
[8]X80管线钢激光电弧复合焊接数值分析[J]. 石庭深,朱加雷,焦向东,孟庆晨,冯艳鹏,张永明.  电焊机. 2016(02)
[9]X80管线钢激光-电弧复合焊接工艺[J]. 石庭深,朱加雷,焦向东,冯艳鹏,张永明.  电焊机. 2015(05)
[10]Ti2AlNb基合金超音频直流脉冲TIG焊[J]. 刘雪丽,吴素君,季英平,邵玲,赵海涛,万晓慧.  稀有金属. 2014(04)

博士论文
[1]X80管线钢焊接性模拟及其裂纹预测[D]. 李亚娟.天津大学 2010
[2]国产X80管线钢焊接技术研究[D]. 隋永莉.天津大学 2008

硕士论文
[1]高强度管线钢摩擦焊焊接接头组织性能研究[D]. 荆瑞.西安石油大学 2017
[2]X80管线钢宽厚板控轧控冷工艺研究[D]. 崔荣新.东北大学 2008



本文编号：3207596