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[成果] 1700441419 浙江
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:在工业制造业中,常常需要在不同母材之间进行钎焊。例如在空调的四通阀上,就需要对紫铜、黄铜、不锈钢中的两种甚至三种材料进行一体化钎焊。该产品采用新工艺、新配方,提出了在Ag-Cu-Zn三元系的基础上添加In、Ni元素组成多元合金体系的思路,制备出一种新型钎焊材料。通过优化合金成分,化学元素In的加入不但降低了钎料的熔化温度还提高了钎料的润湿性,镍的加入有效提升钎料强度和增加钎料对不锈钢等母材的润湿性能。同时与现有的钎焊材料相比,该钎料不仅减少了贵金属白银用量,同时由于其不含有害化学元素Cd,符合欧盟RoHS指令的要求。钎焊接头表面光洁,机械强度较高,致密性好,熔化温度合适,润湿性、铺展性、流动性好,满足对黄铜、紫铜、不锈钢的一体化钎焊使用,特别适用于制冷、机械、机电、电器、仪器仪表、汽车等行业的钎焊,满足客户自动化生产的需要,具有广阔的市场前景。该产品在客户的实际使用中钎焊工艺性能良好,已部分取代了BAg40CuZnNiIn等含银量40%的银钎料,减少了白银使用量,降低客户生产成本,新钎料已经成功进入正式投产阶段。
[成果] 1700440391 浙江
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:项目产品以SnCu合金为基材,添加Ge、Ti、Bi、Ni、Ga、P等,采用二步熔炼法和P合金制作等工艺制得;改进了拉丝工艺装置,提高拉丝效率;研制了出丝和走丝装置,实时监控焊丝质量,保证了焊丝完整性和均匀性。产品具有焊接性能好、抗氧化性能强、耐高温、安全可靠、环保等特点,在拉丝、出丝和走丝工艺上有创新。已获发明专利2件,实用新型专利2件,技术处国内领先水平。
[成果] 1700550025 湖北
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:自20世纪初英国人亨利布雷尔利(Harry Brearley)开发出不锈钢以来,不锈钢以其良好的耐腐蚀性能、优美的外观等诸多优点得到了迅猛发展,至今已形成五大类不锈钢,分别是:马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、双相不锈钢、沉淀硬化型不锈钢。其中奥氏体型不锈钢由于较优异的综合性能而一直占据主导地位。近年来随着全球镍供应紧张,低镍或无镍的铁素体不锈钢逐渐受到国内外重视,并广泛应用于汽车(汽车排气系统)、锅炉、热交换器、餐饮设备等领域。相对于奥氏体不锈钢,铁素体不锈钢具有成本低、热膨胀率小、耐高温氧化、耐点蚀和耐缝隙腐蚀的优点。但是铁素体不锈钢在焊接时,焊接接头热影响区和焊缝中的铁素体晶粒受热循环的影响极易长大粗化,晶粒长大会使得焊缝的塑性、冲击韧性和耐腐蚀性都有所降低。由于铁素体不锈钢含铬较高,在焊接热循环中始终保持铁素体单一相,无法通过焊后热处理来细化晶粒。现今焊接技术都朝着节约成本,绿色高效的方向发展,涂敷在施焊板材表面的活性剂可以显著的增加TIG焊焊缝熔深,提高焊接效率,即活性焊接技术。活性焊接技术是指在焊接前将一层很薄的活性剂涂敷在待焊焊缝表面,活性剂会导致焊接电弧收缩或熔池内熔融金属流动状态变化,在相同的焊接规范下,使得焊接接头熔深显著增加。普通TIG焊的焊接接头熔深浅,熔敷效率较低,但是在施焊板材表面涂覆活性剂进行A-TIG焊(活性-TIG焊)的做法只在奥氏体不锈钢焊接方面比较成熟,还没有针对铁素体不锈钢研发出一种有效的活性剂来进行A-TIG焊。
[成果] 1700440874 浙江
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:简要技术说明(主要创新点):创新点合金成分设计创新首次通过Ag、P、Sn、Ni、Zr元素的成分优化,研制出熔化温度范围在620℃~670℃的低银焊料。该项目产品通过对合金元素Sn、Ni及微量元素Zr的成分优化,同时控制银的含量在2%以下,在降低银含量的同时,进一步降低了焊料的熔点和工作温度,提高了各项性能。研制出的低银焊料熔化温度范围在620℃~670℃,操作温度650℃左右,其熔点和操作温度低于广泛使用的HAG-2B焊料(644℃~788℃,最低操作温度740℃),且在铜合金表面上润湿性、渗透性优良、钎缝气密性高,可适用于多种牌号铜合金构件的钎焊。创新点:材料制备技术创新首次采用金属Zr等元素抑制脆性相Cu3P的生长速度,极大地改善材料的加工性能。从Cu-P二元相图可以看出,当合金中P含量为8.4%时,Cu和P形成熔化温度为714℃的低熔共晶,其组织由Cu+Cu3P组成,Cu3P为脆性相,。随着铜的含磷量增加,Cu3P相增多,合金变得异常脆,特别是难以加工成细丝。本过程通过添加金属Zr元素,抑制脆性相Cu3P的生长速度,有效提高中温低银钎焊丝的塑性,降低因Cu3P相对材料加工性能产生的不利影响,极大地改善材料的加工性能。同时借鉴已在银钎料的制备上已经被国内外大型企业采用的"中频冶炼法+模具浇铸、热挤压、热拉拔工艺",已取得初步成效。主要技术性能指标:钎焊缝抗拉强度:300MPa;弯曲试验(d=10t,α=180°):焊缝不开裂;水压试验:最大承受力≥15MPa。推广应用前景与措施:项目产品通过对配方的研究,开发了一种熔化温度在620℃-670℃的低银焊料,满足多种牌号的铜合金构件的钎焊;采用"中频冶炼-模具浇注-热挤压-热拉拔"制造工艺,有效提高中温低银焊丝的塑性。产品在低银配方上有创新,已申报发明专利1项,处国内同类产品领先水平。产品经浙江省冶金产品质量检验站有限公司检测,所测指标符合相关标准和新产品计划任务书要求,经用户使用,反映良好,具有较好的社会和经济效益,市场推广应用前景广阔。
[成果] 1700440942 浙江
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:简要技术说明及主要技术性能指标:简要技术说明(主要创新点):本制冷阀体钎焊用高活性免清洗助焊剂首次通过添加RbF等氟化物,其成分范围为1%~5%的RbF,53%~63%的硼酸三甲酯,22%~32%的甲醇,12%~16%的水份,该配方提高助焊剂的去膜能力和铺展性能,优化助焊剂的成分和比例,提高助焊剂与钎料的润湿与铺展,增强助焊剂的品质和活性,抑制腐蚀性残渣的产生。其主要关键技术点为:1.添加RbF、CsF等氟化物提高助焊剂的去膜能力和铺展性能。2.添加镓的氧化物,提高助焊剂在钎料上的渗透。3.优化助焊剂的成分和比例,提高助焊剂与钎料的润湿与铺展,增强助焊剂的品质和活性,抑制腐蚀性残渣的产生。主要技术性能指标:密度:915.3kg/m<'3>水分:13.94%沸点:66.5℃闪点:-6℃pH值:2.6 推广应用前景与措施:项目产品在助焊剂中,添加了高活性助焊成分,对铜表面的氧化皮进行处理,使得钎焊后残渣少,无腐蚀性,无需酸洗。产品在高活性助焊剂配方上有创新,处国内同类产品先进水平。产品经青岛科标化工分析检测有限公司检测,所测指标符合相关标准和新产品计划任务书要求,经用户使用,反映良好,具有较好的社会和经济效益,市场推广应用前景广阔。
[成果] 1700550246 湖北
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:-100℃使用的3.5Ni低温压力容器用钢(ASME牌号SA203E)在国外属于常用钢种,美、日及德国等早已用于-80℃及-101℃的容器,中国过去该钢完全依靠进口。因此研制各项性能指标达到或接近国外同类产品水平与进口3.5Ni钢和国产3.5Ni钢相匹配、价格便宜的焊接材料是非常必要的,对于改变SA203E(3.5Ni)钢焊接材料完全依赖进口的现状,规范国内3.5Ni钢焊接材料的选择使用,实现3.5Ni钢焊接材料国产化以及推动民族焊材工业发展,推进3.5Ni钢在中国石化行业的更广泛应用,节约外汇,降低施工成本,具有重要的现实意义和显著的经济效益。
[成果] 1700550233 湖北
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:虽然许多生产厂家可以生产-70℃低温钢焊条,但都存在着低温冲击值低、不稳定的问题,很难满足要求,而且有些-70℃低温钢焊条仍然走3.5%Ni路线,Ni固溶于铁素体中,可提高基体韧性,但必须获得细晶粒的铁素体,才能得到优良的低温韧性,然而在焊缝含镍量大于2.5%后,随着含镍量的提高,反而易使焊缝中出现粗大的贝氏体组织,致使焊条在使用上存在一定的问题;特别是09MnNiDR钢含有微量Nb,Nb在钢中起细化晶粒和析出强化的作用,有利于降低钢材的碳当量而提高强度和韧性,但当焊缝金属N b含量超过0.01%时,即可在焊后冷却的相变过程中析出NbC,促进马氏体在晶界上析出和形成M-A组织,促使板条状组织的形成,降低焊接韧性。
[成果] 1700550247 湖北
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:为了适应超级奥氏体不锈钢的工业应用,国外近年开发了超级奥氏体不锈钢904L专用焊条。如AVESTA公司的904L AC/DC和904L3D焊条。国内904L钢焊接一般采用高温镍基合金焊丝Ni182或镍基合金焊条ENiCrFe-3(Ni307B),但镍基合金焊条如Ni307B,因其含镍量高达59%以上,价格昂贵且与904L母材成分差异较大。所以公司决定研制与904L钢匹配的、低成本的超级奥氏体不锈钢焊条对于扩大国内超级不锈钢的工业应用、替代昂贵国外进口焊条和镍基合金材料,具有重要的现实意义。
[成果] 1700550248 湖北
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:水电站引水压力钢管焊接是水电站金属结构制作安装的最重要环节。钢管母材一般采用抗拉强度610MPa级的低合金高强度调质钢板UMIPEN610F和NK-HITEN610U2,它们分别由日本的住友公司和NKK公司制造。该类钢合金元素含量设计非常合理,含C量及S、P杂质含量非常低,组织十分稳定,以其良好的综合力学性能和工艺性能赢得了国内水电站压力钢管的大部分市场。如三峡水利枢纽工程的26台发电机组,每台机组均采用单机单管供水,为机组供水的引水压力钢管内径12.4m,是世界上设计的管径最大的引水压力钢管,均是采用上述日本进口钢板,配套的焊接材料在关键的焊接位置均采用日本神钢LB-62及LB-62UL焊条。为满足水电站大型及超大型压力钢管焊接的高标准质量要求,研制能与进口及国产610MPa级低焊接裂纹敏感性低合金高强钢配套的,性能达到日本神钢同类LB-62及LB-62UL焊条的国产焊接材料,具有重要的现实意义和显著的经济效益。
[成果] 1700550103 湖北
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:立项背景:近年来,随着中国经济的不断腾飞,各地对电力的需求越来越大,促使了电力行业迅猛发展,推动了电网建设的不断升级。输变电电力工程向高电压、大容量、多回路发展的同时,出于经济和技术等方面的综合考虑,输电线路建设过程中越来越多地采用了多回路铁塔、大截面导线和大跨越工程。在这些特高压输电线路铁塔趋于大型化后,组成输电铁塔的型材规格越来越大,铁塔设计载荷也逐渐增大,若继续采用常用的低强度钢材和制造工艺,铁塔自重将会成倍地增加,在规格和强度上都将难以满足大载荷铁塔的使用要求。相应地,工程结构所承受的外部荷载也越来越大,钢材使用量越来越多,工程建设的费用越来越高,促使工程选用的钢材强度级别向更高层次发展。因此为了满足输电铁塔尤其是特高压输电铁塔的制造要求,减轻铁塔自重、增强铁塔承载能力,延长其使用寿命和提升经济效益,必须提高用于特高压铁塔的钢材强度,因此屈服强度更高的低合金高强钢在特高压铁塔中的采用显得尤为迫切和重要。高强钢的使用可发挥出承载力大的优点,特别是结构中强度控制起主要作用的构件,很多情况下受压构件也有较大的优势。一些试验工程的统计分析表明,与普通的Q235、Q345钢相比,使用Q420、Q460可明显减少工程钢材用量(Q420和Q460可分为五个等级,考虑到北方温度低,铁塔在北方使用时要求其具有抗低温冲击能力,因此,该项目提到的Q420、Q460均为最高等级),减轻工程结构重量,降低成本,经济效益和社会效益较显著。低合金高强度钢是在碳素钢的基础上加入总质量百分数不超过5%的合金元素,屈服强度超过275MPa,并具有不同用途结构所要求的良好的强度、塑性、韧性、焊接性、成型性、耐蚀性、耐热性、耐低温性、耐磨性或其它特殊性能,通常以板、带、型、管等钢材形式供应,用户不需经过重新热加工、热处理而直接使用的结构钢种可称之为低合金高强度钢。国外这类钢多年来已逐渐形成一个统一名称:高强度低合金钢。在钢结构工程领域中,以往使用的钢材普遍是强度相对较低的Q235、Q345钢,就连国家标准GB50017–2003《钢结构设计规范》也只是推荐采用Q235、Q345、Q390、Q420钢,在电力行业标准DL/T5154–2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》、DL/T5130–2001《架空送电线路钢管杆设计技术规定》等规范规定一般采用Q235、Q345钢,有条件时也可采用Q390或强度级别更高的结构钢Q420、Q460钢。在发达国家的输电线路中,低合金高强钢已有一定应用。日本已于20世纪90年代在建设425km长的1000KV四段双回路铁塔中采用SS55钢(屈服强度达392MPa),欧美发达国家常用的低合金高强钢有ASTM A572 (屈服强度达450MPa)和A852 (屈服强度达485MPa)等。这些低合金高强钢的应用对于特高压铁塔减轻自重和提高承载能力等起到了非常重要的作用,从而促进了电力事业的快速发展。相比欧美国家和日本,中国钢结构设计规范引入高强钢的时间较晚,这在一定程度上限制了高强钢在钢结构行业和电力工程中的应用。GBJ17–1988《钢结构设计规范》在TJ17–1974《钢结构设计规范》所推荐采用的低合金高强度钢16Mn、16Mnq的基础上新增了15MnV或15MnVq,其中15MnV和15MnVq对应的是Q390的牌号。SDGJ94–1990《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》推荐采用的低合金高强度钢为16Mn。1994年,低合金高强度钢改用屈服强度来表示钢材牌号后,DL/T5154–2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》和DL/T5130–2001《架空送电线路钢管杆设计技术规定》推荐杆塔用钢材一般采用Q235、Q345,建议有条件时也可采用Q390或钢材强度等级更高的结构钢。这两个标准的要求跟GBJ17–1988《钢结构设计规范》的要求基本一致。GB50017–2003《钢结构设计规范》按照钢材的新版国家标准增加了Q420钢,但受限于当时所积累的一些试验研究数据,对钢管结构做出了一些限制规定“热加工管材和冷成型管材不应采用屈服强度超过345MPa以及屈强比>0.8的钢材”。GB50545–2010《110kV-750kV架空输电线路设计规范》规定钢材等级宜采用Q235、Q345、Q390和Q420,有条件时也可采用Q460。YB/T4163–2007《铁塔用热轧角钢》规定了5类适用于铁塔用的热轧角钢强度级别,其中低合金高强度钢包括Q345T、Q420T和Q460T,为Q460牌号的角钢在输变电钢结构上推广应用奠定了基础,并从标准指引上缩短了中国与国外先进国家的差距。为改善钢的性能,Q460钢在冶炼时一般会比Q345钢加入更多的一些合金元素,提高了钢的强度,但有可能因此而降低Q460钢的焊接性,GB/T1591–2008《低合金高强度结构钢》规定的碳当量最高值达到0.46%(热轧、控轧)、0.53%(正火、正火轧制、正火加回火)、0.47%(TMCP注1、TMCP+回火)。钢材的焊接性在一定程度上限制了Q460高强钢在电力工程中的推广应用,某些工程也只是试验性地采用焊接连接方式,都尽可能地少用或不用焊接,因此,高强钢的焊接性问题引起了电力行业内众多工程技术人员的关注。而且,最重要的是现有焊接材料往往对新型钢材的适应性不够,需要对性能相近焊接材料进行科学地改进或完全重新研发新型焊材,从而满足新涌现的钢材焊接需求。科学合理的焊接工艺和配套的焊接材料是保证面向特高压铁塔的低合金高强钢焊接过程的稳定性以及焊接接头的高质量的基础。为此,众多研究人员对低合金高强钢的焊接工艺和焊接材料进行了广泛的研究,为面向特高压铁塔的低合金高强钢焊接接头组织性能的优化提供了一定的参考价值。在低合金高强钢焊接结构的生产中,焊接材料对焊接结构的力学性能有着直接的影响,其工艺性能、化学成分、熔敷效率对焊件质量的提高、劳动量和成本的降低具有重要作用。近几年,中国在焊接材料上的研究及生产都取得了较大的进步,焊接材料产量已经跃居世界第一位。但中国焊接材料仍旧以焊条条为主,焊丝所占比例不高,并且强度更高、韧性更好、焊接抗裂性更优等高性能焊条还需要进口。而发达国家随着焊接自动化和半自动化的发展,其焊条在焊接材料中的比例已由20世纪80年代中期的50%降低到了低于20%。因此,随着科技的进步和焊接自动化的推广,焊丝是焊接材料未来重要的发展方向。国内外焊接材料的研究开发步伐很快,新焊接材料不断涌现,并且对每一种钢材以及相应的焊接工艺,焊接材料都需要根据实际情况进行改进或者全新的开发,从而满足生产需要。一般来说,改进都是在现有焊材的基础上针对某一元素或组分进行替换或更改含量,从而使其焊接性能得到优化,实现这一目标较好的方式为焊缝金属合金化。焊缝金属的合金化就是把合金元素通过焊接材料过渡到焊缝金属中,是一种行之有效的优化焊接材料焊接性能的手段。在特高压铁塔的加工制造中,其焊接接头组织性能与铁塔的整体承载能力紧密相连。而焊接接头的质量与所采用的焊接工艺、焊接材料密切相关。焊接工艺需要根据相应的服役环境、结构和生产性质等,结合先进合理的焊接技术及相关经验,从而获得一系列科学的加工方法。而焊接材料的配套选择或改进研究对焊接接头的组织性能也有着直接的影响,其工艺性能、化学成分、溶敷效率对焊件质量的提高、劳动量和成本的降低具有重要作用。长期以来,中国输电铁塔用钢普遍是Q235和Q345钢等,钢材强度值低、材质单一、可用规格稀疏和缺乏大规格角钢等。而随着钢材冶金技术的进步,国内大型钢铁企业在生产高强度钢材方面已经有所突破,钢材质量日益提高,但是,中国的低合金高强钢与发达国家相比仍然有一定的差距,主要表现在焊接温度性差、低温冲击栖性差等方面,一些重要结构钢材仍然依靠进口。以Q420、Q460钢为代表的低合金高强钢已经开始应用在特高压铁塔的建设中,正在缩小与发达国家在这方面的差距,且其较强的综合力学性能以及较好的经济价值决定了它广阔的市场前景。但是由于低合金高强钢在冶炼过程中加入了多种合金元素,在焊接方面,这些钢材存在一定的不足:碳当量较高,钢材组织淬硬倾向较为严重等,导致焊接过程中容易生成马氏体-奥氏体组元、碳化物脆性组织、低溶共晶物等,形成冷裂纹的倾向大,也有一定的热裂纹生成倾向,同时焊接接头金属韧性也较差,造成焊接性较差。这些问题限制了该钢种在大型和重型焊接结构中的进一步推广应用,尤其是特高压铁塔在服役时承受复杂多变的风载荷和塔线耦合作用,更加需要开发高性能的焊丝材料来满足日益增长的市场需求。研究现状及进一步研究的必要性:低合金高强钢焊接时,向焊缝金属中添加某些合金元素能够达到改善焊接接头的成分、组织和力学性能的目的,从而实现其焊接接头性能的优化作用。国内外众多学者对此做了大量的研究工作。这些研究集中在通过向焊缝中过渡适当Nb、Ti、Mn、Mo、Ni、Cr、V、Cu等元素,观察该元素对焊缝组织与性能的影响。比如对晶粒细化和针状铁素体含量的影响,对焊接接头的冲击韧性、强度硬度等的影响等。从低合金高强钢焊接材料和焊缝合金化国内外研究成果可以看出,国内外低合金高强钢焊接材料的研发进展迅速,通过焊缝合金化等方式开发出的适用于不同钢材、不同服役环境和不同使用要求的新的焊接材料不断涌现。针对每一种的低合金高强钢,不同的学者采用各种方式向焊缝添加合适的合金元素后,焊缝金属的组织及性能都得到了提升,不同程度地优化了低合金高强钢的焊接接头组织及性能,并且不同合金元素对焊缝组织及性能的作用各不相同,有些元素能够减少焊缝中有害杂质的含量,有些元素能够细化焊缝组织、强化韧性;同时,向焊缝中的过渡合金元素的含量都是有一定的限度的,过渡的量少了,能够起到的作用较小;过渡的量多了,反而会恶化焊接接头的相关性能。还未见将稀土和硼复合微合金应用到焊丝中,稀土可以净化合金液、细化晶粒、改善夹杂,硼是强烈细化晶粒合金,因此可望通过两者复合微合金化进一步改善接头组织和性能。根据国家电网公司日前公布的规划,2015年前中国将建成“三纵三横一环网”,建成11回特高压直流输电工程,预计未来5年中国特高压投资将达2700多亿元,到2020年,中国特高压这一网络将会更加扩张。电力铁塔是高压输电工程的基础,线路的支撑体,铁塔的坚固性和使用寿命影响高压输电工程安全、稳定、持久的运行,具有决定性因素。提供安全可靠的特高压电力铁塔,才能满足电网长距离、大容量电力输送的要求。特高压输电技术具有超远距离送电,超大容量和低损耗的特点,是近年来得以快速发展的输电技术,建设特高压电网也被认为是满足未来持续增长的电力需求的根本保障。然而,随着特高压输电线路输送能力和电压等级的提高,输电铁塔的荷载和塔重不断增加,对输电铁塔的承载能力提出了更高要求,因此基于传统低合金高强钢(屈服强度≤345MPa)钢材制造的角钢塔已经难以满足需要,亟需开发新型高强钢铁塔。随着钢铁制造技术的发展,各种新型合金化和轧制工艺的采用促进了低合金高强钢(以Q460钢为例)在特高压输电铁塔制造领域的应用。相比较传统强度等级钢材,特高压输电铁塔采低合金高强钢不仅可以增加铁塔的负载能力,而且可以有效减轻塔材重量8-12%,节省整体造价5%-8%。因此对于特高压输电钢管塔大量使用的Q460低合金高强钢被认为是非常经济、高效的制造方法。以Q460低合金高强钢为例,该类合金钢强度较高,而且含有Nb,V等微合金化元素,具有一定的冷裂倾向。从强度角度考虑,焊缝金属需有同Q460母材相匹配的强度,而且还应兼顾韧性。在焊接热输入的选择上,也应使热影响区具有满足使用要求的韧性,尽量避免热影响区粗晶区由于晶粒长大造成的韧性急剧下降。但在55公斤及以上强度级别的低合金高强钢结构上使用的实芯焊丝品种单一,施焊时容易出现裂纹倾向,从而影响焊接质量。为了减小裂纹倾向,在焊接操作时需将母材先预热之后再进行施焊,尽管如此仍然不能完全避免裂纹倾向的产生。国内普遍采用ER55-D2Ti焊丝或含镍钼系的60公斤级焊丝用于低合金高强钢的焊接,但这类焊丝中含有较多的金属镍和金属钼,镍和钼属于稀缺的金属资源,既增加了焊丝的制造成本又浪费了宝贵的资源。因此,现有低合金高强钢焊丝已经远远不能满足日益增长的低合金高强钢板气体保护焊的需求。焊接材料中关键元素对改善该钢种焊接接头组织性能影响的研究以及专用焊材的创新开发等方面还没有跟上该钢材的实际应用需求,并且随着稀土元素逐渐成为焊缝合金化应用的热点,并没有发现采用稀土元素焊缝合金化处理面向特高压铁塔的低合金高强钢的相关报道。国内用于低合金高强钢焊接的气体保护焊丝品种单一,远远不能满足日益增长的低合金高强钢板气体保护焊的需求。而为特高压铁塔用低合金高强钢这种特殊载荷下开发的专用焊丝几乎没有。国内普遍采用低匹配的Mn-Si系焊丝成本高,不适合大范围推广,因此非常有必要开发新的焊丝品种来面对日益增长的低合金高强钢在特高压铁塔结构方面的应用。该项目在通过分析低合金高强钢(Q460钢为例)焊接性的基础上,开发相应的稀土和硼复合微合金化焊丝材料,并结合生产实际,通过制定合理的焊接工艺、进行焊缝合金化改善,从而优化焊接接头的微观组织和提高焊接接头的力学性能,减少甚至消除焊接裂纹,优化面向特高压铁塔用的低合金高强钢的焊接接头组织及性能,提高特高压铁塔的制造水平和使用寿命,为中国经济建设带来良好的经济效益和社会效益。
[成果] 1700600254 河南
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2017
成果简介:为减少和消除制造业导致的环境污染,国家科技发展规划明确要求“积极发展绿色制造”。作为制造业中最常用的连接方式,焊接的绿色化是绿色制造的重要支撑。该项目针对钎焊中的污染问题开发了药芯铝钎料、低腐蚀钎剂、少无钎剂钎焊和铜磷无烟熔炼等环境友好型钎焊材料及其制造流程,并进行了推广应用,主要创新如下: 传统上铝钎焊主要采用SnPb、ZnCd以及SnZn等钎料由于含有Pb、Cd等有害元素,已被环保指令禁用。该项目创制的ZnAl基和AlSi基多元复合铝钎料成分无害,且通过多元合金化调节钎料熔点、改善钎料流动性和润湿性,替代铝钎焊传统钎料,实现了铝钎焊材料的绿色化。 传统铝钎焊使用的钎剂为ZnCl<,2>、CdCl<,2>、AlF3等强腐蚀性卤化物,钎剂残留易恶化环境。该项目创制的CsAlF4、KAlF4和硼酸三甲酯钎剂焊前不吸潮,焊后稳定性好、对环境几乎无扰动、活性温度和钎料熔点匹配性好,在提高钎焊质量的同时消除了传统钎剂的污染。 传统钎焊工艺使用焊条蘸取钎剂使用,钎焊中钎剂大量流失,不仅造成钎剂浪费,而且对环境污染严重。该项目创制的药芯钎料,将钎剂用量压缩到原来的10%-25%,有效节约了成本,同时极大地减轻了卤化物对环境的污染;独创的无缝药芯铝焊丝制造技术,打破了国外技术壁垒。 传统铜磷二元钎料脆性大,填缝性差,流铺性能难以控制。该项目通过在铜磷二元合金中复合引入锡、银、铟、镍等少量元素和硅、铈、镧、锆等微量元素,优化了铜磷钎料的机械性能、熔点和流动性、填缝性等性能,与硼酸三甲酯配合使用,大大拓展了铜磷基钎料的应用范围。 铜磷钎料传统熔炼技术是首先合成铜磷中间合金,再二次熔合成铜磷钎料,合成中磷燃烧产生大量烟尘,是困扰业界近百年的难题。该项目开发的铜磷无烟生产工艺,将中间合金工序与熔炼工序合并,在密闭容器中进行熔炼,烟尘减少95%以上,实现了近零污染和短流程、低能耗生产。 项目培养青年技术骨干60多名、博士8名、硕士11名;授权专利60项(发明20项),发表论文200多篇,出版专著6本,制定标准1项。分课题共通过了3次省部级鉴定和5次验收,达到国际先进水平。项目成果已在20个省1000多家企业得到应用,近三年累计销售12.5亿元。 该项目开发的ZnAl、AlSi、CuP多元复合钎料和新型钎剂填补了国内外空白,无缝药芯铝焊丝制造技术、铜磷无烟熔炼技术等属国内首创。项目成果用于空调、制冷、电力等行业,显著减少了污染,为实现环境友好型焊接、支撑绿色制造发挥了关键技术支撑和行业引领作用。
[成果] 1600600622 湖北
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2016
成果简介:随着科学技术的发展和进步,工程结构日益向高参数、大型化方向发展,对于在自重增加不多的条件下大幅度提高焊接结构的承载能力的要求日趋强烈,因此,具有该性能优势的低合金高强度钢及其焊接的应用范围也越来越广泛,受到科技和工程界的高度重视。低合金高强度钢不仅强度高而且综合性能也优于碳素结构钢,使这类钢已经在许多重要工程结构中大量应用。低合金高强钢及其焊接应用已经涉及到国民经济和国防建设的众多领域,如建筑、桥梁、汽车制造、石油化工、船舶、电力、工程机械、压力容器、铁路车辆、矿山机械、海洋工程、核能、航空航天及军事工业等。然而,国内配套这种低合金高强钢板的焊接材料----高强实心焊丝均参照国外ER55-1、ER69-1或ER69-3焊丝的模式,依赖大量使用Ni-Mo等合金元素来进行焊缝组织的强化,并提高焊缝的低温冲击性能。但该模式中Ni和Mo等金属资源在中国均比较稀缺,价格昂贵,且属于不可再生资源,添加大量的该类元素,就使得国内高强焊丝的成本随着该类焊接材料应用范围的不断普及而越来越高,严重制约了国内高强实心焊丝的发展。为了达到降低成本而且保证焊丝的焊缝性能,公司成立项目组,旨在根据微合金强韧化的特性以及常规稀有合金元素Ni、Mo合金强韧化的特性的比较和研究,研制出一种成本低廉而性能优异的60公斤级低合金高强焊丝。
[成果] 1600601057 湖北
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2016
成果简介:石油天然气长输管道采用高钢级输送具有良好的经济效益。近年来国际上X100级管线钢板在天然气长输管线的应用不断增加。该钢管韧性好,强度高,延伸率较高,能承受较大的应力,具有良好的抗震及气密性。由于钢管的高强度及高韧性,因而要求与之相匹配的焊丝也应具有相应的强度和高韧性。而现有的焊接材料尚不能满足X100级管线钢板的要求。
[成果] 1700050970 浙江
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2016
成果简介:该公司研制的旁通阀式EGR冷却器,是自主研制的新产品,是一种实现废气温度在一定范围内可控,带旁通装置的EGR冷却器,结构设计的创新传热效率高,分别设有冷却水通道和废气通道,可以满足各种热工况的要求,从而达到改善发动机排放水平,减少EGR冷却器中的积碳。 制造工艺的创新,采用CNC涂膏新技术,实现精确点膏量,选用低温镍基钎料Bni-5X,确保钎焊料完全均匀统一,保证产品的一致性,确保焊接可靠性好。螺旋管芯体组件采用一次性胀口新技术,保证多根冷却管在一次性胀口中与主片装配牢固,提高了EGR冷却器的耐久性和可靠性。
[成果] 1700380046 浙江
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2016
成果简介:铝板翅式热交换器应用广泛,其核心是由翅片、隔板、封条等真空钎焊而成的芯体。本世纪初,中国铝板翅式热交换器制造业初具规模,但生产技术和产品性能与国外差距很大,美国、法国等对中国进行技术封锁,垄断了中高端产品市场。此外,传统铝板翅式热交换器芯体基体材料3003铝合金强度偏低,4004钎料熔点过高,钎焊温度接近3003铝合金固相线温度,钎焊过程中芯体热变形大,结构与尺寸精度控制难度大,母材易过烧等导致力学性能偏低,耐蚀性较差,热交换器最高工作压力≤15.0MPa,应用受到制约。针对中国铝板翅式热交换器行业发展的迫切需求,浙江大学与相关单位进行了长期合作研究,突破系列关键技术,开发出具有自主知识产权的精密型高性能铝板翅式热交换器制造技术及钎料。主要科技创新包括:发明低熔点高强度、高耐蚀性铝合金钎料。发明了熔点≤500℃的高强度铝合金钎料和熔点≤520℃的高强度高耐蚀性铝合金钎料,大幅度降低钎料熔点和钎焊温度,有效提高钎焊可控性,显著降低钎焊能源消耗,避免芯体真空钎焊时铝合金母材过烧和溶蚀,大大减小芯体钎焊过程中的热应力和热变形,保证芯体钎焊接头性能和结构与尺寸精密性。系统创新和集成关键制造技术和装备。系统创新和集成热交换器零件加工-清洗-芯体组装-芯体钎焊-芯体封头组焊-后处理的关键技术和装备,发明零件高精度快速加工和清洗、芯体高效组装、叠层钎焊和局部泄漏修复新技术,突破了精密型高性能铝板翅式热交换器制造核心技术,建立生产线和成套生产工艺,实现稳定的规模化生产。发明6061、6063可热处理强化铝合金钎焊用钎料,突破了钎焊后需要固溶和时效处理的6061、6063铝合金钎焊关键技术。6061、6063可热处理强化铝合金取代3003不可热处理强化铝合金作为板翅式热交换器芯体基体材料,最高工作压力提高到19.0MPa,有力拓展其高压应用。该项目创新性突出,查新表明国内外尚无同等水平的技术成果。授权国家发明专利10项,软件著作权2件,发表论文10篇。该项目成熟度高,在项目参加企业工程化应用,近3年新增产值7.25亿元、利税0.79亿元,创汇798万美元,并获得了重大间接效益。产品已应用于国家重大乙烯工程、超大型气体分离与液化国家重点示范工程等石化、能源领域,以及96A、99A三代主战坦克和8×8系列轮式战车等军工装备,为中国经济和国防建设作出了重要贡献,有力推动了行业技术进步,使浙江省铝板翅式热交换器制造技术水平跃上一个新台阶,跨入世界先进行列。
[成果] 1700180094 重庆
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2016
成果简介:该项目提供了一项生产高性能电子焊料的新工艺和新技术。随着电子装联技术的发展,对电子焊料提出了崭新的要求。为了大幅度改善电子焊料的工艺性能以满足现代微连接的需要,该项目经过10多年的努力,取得了以下成果:1)首次定义了电子焊料的工艺性能,形成了改善液态焊料性能的理论和方法。2)发明了以“脱杂—精炼—脱气—转炉—连铸—塑性成形”为主的生产工艺,获得多项国家专利。3)开发了若干种高性能电子焊料,其产品配方准确、成分均匀、性能稳定,其抗氧化性、润湿性、漫流性及焊接可靠性得到显著改善。4)接受国家委托,起草《电子装联高质量内部互连用焊料》等国家标准3项、《无铅焊料试验方法》等电子行业技术标准2项,形成了中国完整的电子装联材料的标准体系。该项目产品广泛应用于邮电通信、军工电子、工业控制、仪器仪表、汽车电子、计算机和家用电器等高新技术产品的制造。该项目已获得重庆市科技进步一等奖,教育部科技成果二等奖,中国专利优秀奖。
[成果] 1600490026 湖北
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2015
成果简介:针对国家的能源建设、桥梁、海洋平台等工程领域尚无国产配套药芯焊丝可用的情况,拟研发生产的5种新渣系气保护药芯焊丝:1.船用新型药芯焊丝。2.屈服强度440MPa级舰艇钢药芯焊丝。3.海洋平台用D、E级钢用药芯焊丝。4.能源工程用药芯焊丝。5.桥梁工程14MnNbq钢用药芯焊丝(铁路大桥专用)。这些产品的共同特点是低氢(抗裂、抗气孔)与全位置焊接性统一。该项目是军转民技术,采用新渣系军用药芯焊丝技术平台研发生产系列高端药芯焊丝产品和药粉。其创新突破点在于将高效、节能及环保型的药芯焊丝以其高度可靠的抗裂、抗气孔性,引入药芯焊丝尚未进入的国家各类重点建设与制造领域。该技术已经过十多年的军舰制造检验及索马里远航的考验,完全符合军方设计要求,达到国内领先,国际先进(日内瓦发明金奖),该项目工艺技术填补了国内空白,产品可替代进口。:该项目产品主要用于石油天然气管道、桥梁、造船、装甲等领域,重点是国内现有产品无法应用的工程。该项目实施的产品,是一种高强度CO<,2>气体保护药性焊丝,国家每年需大量进口。如西气东输工程,进口价达到每吨五万左右。该技术产品的发明,在个别技术指标上达到或超过了国际上现有产品,属国际先进技术。由此可见,开发生产该产品有很广阔的前景。节能减排意义:该项目采用全自动、全电脑流水生产装置,连续性强,劳动生产率高,固定资产投资少(国产装备),从而大大降低了产品生产成本(8000-15000元/吨),销售(25000元/吨以上)。生产过程无环境污染。用电较少。由上可以看出,该项目的开发不仅市场前景十分可观,且具有较好的社会效益和经济效益。该项目的技术开发利用完全符合国家产业发展和技术创新政策,其产品的社会效益和经济效益良好,市场前景广阔。
[成果] 1600020838 黑龙江
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2015
成果简介:技术性能指标;技术的创造性与先进性;技术的成熟程度,适用范围;应用情况及存在的问题。水电是中国发展清洁能源的方向之一,随着中国70万千瓦水电机组建成,中国已开始研发建设单机容量100万千瓦水电机组。据介绍,100万千瓦水电机组超出现有技术水平和规范,世界范围内无现成的设计制造经验可借鉴,需要自主研发。中国100万千瓦水轮机转轮所用的母材属超级马氏体不锈钢,相应的对焊接材料提出更高的技术要求。熔敷金属热处理后力学性能:Rel≥700MPa、Rm≥850MPa、A≥16%、Akv≥50J(0℃);熔敷金属焊态力学性能:A≥10%、Akv≥30J;焊丝工艺性能满足自动焊的要求,电弧稳定、送丝稳定性好、焊道成型美观。研制焊丝的力学性能达到了国外超级马氏体不锈钢焊接材料的性能,处于国际先进水平。该材料已实现产业化,并应用用水轮机转轮的焊接。哈焊所拥有成套的高合金钢焊丝产业基地生产能力年产1000吨焊丝,这为成果快速转化提供了有利条件。随着该项目的完成,与2012年10月份开始了小批量试生产,至2014年11月已销售360吨左右,实现销售收入2800万元左右;并跟踪了产品的使用情况,结果良好。2012年12月完成了产品技术与工艺定型。
[成果] 1600020087 黑龙江
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2015
成果简介:该课题是研究内容为冷模具修复或再制造用焊条及其焊接工艺,所属机械制造工艺与设备专业学科领域。模具被广泛应用于机械生产的各个领域,冷作模具主要用于金属或非金属的冷态成形,冷作模具在服役过程中承受拉伸、弯曲、压缩、冲击、疲劳等不同应力的作用。而用于金属冷挤、冷墩、冷拉伸的模具,还要承受300℃左右的交变温度作用,传统模具制造工艺中,冷模具整体均采用碳素工具钢或合金工具钢制造。使用过程中,模具稍有缺陷(裂纹、崩块、磨损等)整个模具就要报废。采用焊接方法修复损坏的冷冲模具有周期短、成本低、消耗少、效率高等特点。修复所需经费仅为制造成本的10%-20%,因此,模具修复具有重大的经济价值。国内用于冷冲模具堆焊修复的焊条存在以下问题:母材预热温度高,修复成本高,难度大;修复后模具寿命短。因此,需要研制一种既可以常温下焊接,焊接工艺简单,成本较低,又能满足模具使用寿命的焊接材料。该课题的创新特色:熔敷金属焊后不用热处理,硬度既可达到指标:≥55HRC2;抗裂性能:冷焊情况下,在碳素工具钢、合金工具钢上堆焊无裂纹。使用性能:修复后模具使用寿命,达到或超过原工件的使用寿命,技术水平达到国内领先水平。应用推广情况:所研制的焊条在哈飞工业有限责任公司进行了中试应用,落料模具采用研制的焊条焊接修复后,可以达到企业要求的模具使用寿命,取得了良好的效果。《冷模具刃口修复用焊条》已经获得国家发明专利,申请(专利)号:201210486635.8。
[成果] 1600120080 山东
TG4 应用技术 其他金属制品制造 公布年份:2015
成果简介:焊接在现代工业生产中具有十分重要的作用,如舰船的船体、高炉炉壳、建筑构架、锅炉与压力容器、汽车车身等工业产品的制造都离不开焊接。而焊丝作为焊接的重要组成部分,其重要性不言而喻。中国每年有近4亿吨的钢材涉及焊接加工,占全球焊接加工量的50%以上;消费焊接材料4百多万吨,占全球焊材消费的50%以上;低端焊材与国外无明显差距,但是,中国核电站核岛主设备、大型石化设备制造等重大装备配套用强度级别大于700MPa高端焊接材料的市场与关键技术由国外掌握。因其重要性,国外仅出口产品不转让技术。高强度焊接材料主要存在以下共性技术难题:虽然焊缝金属的强度能够满足母材的要求,但焊缝金属的塑性、韧性难与母材匹配,抗裂性能较差。且焊丝含有沉淀强化元素Nb导致在焊后热处理过程中将焊缝金属的强度显著增加,冲击韧性明显下降。高强度焊接材料焊丝成分中S、P、O、N等杂质元素难以严格控制,抗低温韧性与抗裂性差。生产过程中满足高强度焊接材料的镀铜工艺质量难以满足要求,同时生产效率低。该项目针对上述共性技术难题,在国家863重点项目等支持下,完成了基于高强度与高韧性特种气体保护系列焊丝的开发与产业化。该项目主要技术创新如下:依据金属组分与结构的设计原理,开发了锰-钒-钛-硼的低合金系、铬-钼-镍-钛的低合金系和锰-镍-铬-钼的低合金系的系列焊丝,可分别应用于Q550结构钢、Q690结构钢和Q890结构钢的焊接,解决了现有产品存在高强度钢焊接中的强度低、韧性差等技术难题。通过成分优化设计,钛、锆微合金化处理及降低焊缝金属的含氧量和含氮量,解决了焊缝金属低温韧性差、抗裂性差及效率低等技术难题。开发了专用于高强度焊丝的退火工艺与镀铜声光通讯系统,解决了生产过程加工硬化和镀层结合力差与致密均匀性难题。依据上述创新成果,在冶炼过程中严格控制S、P、O、N等杂质元素含量,同时通过微合金化,细化焊缝金属的晶粒组织;在焊丝中添加能够形成高熔点质点的元素Ti,抑制焊缝金属的晶粒长大,使其适用于大电流焊接;解决了高强度焊接材料的焊缝强韧性和抗裂性能料核心技术问题。开发了适用于Q550、Q690和Q890高强钢板材焊接用的系列气体保护焊丝,产品主要技术指标达到或超过代表当今国际最高水平的瑞典伊萨公司,满足了国内特殊行业对高强度焊接材料的需求。该项目获得国家授权的发明专利5项,拥有完全自主知识产权。整体技术水平达到国际先进水平。近三年企业生产系列高强度高韧性气体保护焊丝共生产1.7万吨,新增利税11683万元。产品应用于多家知名企业。满足了特殊用户的迫切需求。该项目的实施,打破了国外高强度焊接材料的技术封锁,结束了国外公司对中国的市场垄断,满足了中国对高强度与高韧性特种气体保护系列焊丝的需求,对促进中国焊接材料技术跨越式进步起到了推动作用。
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