不銹鋼復合鋼焊管自動焊焊接工藝研究.pdf

1、與整體不銹鋼板相比，不銹鋼復合鋼板節(jié)省不銹鋼用量2/3以上，減少貴重稀有金屬Cr、Ni的使用量，降低成本40％～60％，并以其良好的經(jīng)濟性和使用性能被應用于石油、化工、冶金、機械、核工業(yè)等行業(yè)。由不銹鋼復合鋼板卷制焊接而成的不銹鋼復合鋼管，其對接接頭為異種鋼焊接，目前多用手工焊焊接而成，焊接質(zhì)量差、效率低。本項目將研究不銹鋼復合鋼管的自動焊接制造技術(shù)、焊接工藝和焊接接頭性能，這有利于不銹鋼復合鋼板的推廣應用，具有重要的經(jīng)濟價值和社會效益

2、。
　　 本文采用五種不同的焊接工藝(簡稱A、B、C、D、E方法，見正文2.3.4節(jié)描述)，選擇對厚度為3mm+10mm的1Cr18Ni9Ti+Q235和3mm+10mm的316L+20R復合鋼板進行全自動焊接，對焊接接頭進行了化學成分分析、金相組織分析、拉伸試驗、內(nèi)外彎曲試驗、沖擊試驗、電化學和晶間腐蝕試驗，以此試驗結(jié)果對焊接工藝進行了優(yōu)化。
　　 首先，對復層焊縫進行化學成分分析，分析表明，五種焊接工藝復層焊縫金屬中

3、C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo六種元素含量合理。其中，A、B、C、D方法復層焊縫金屬Cr元素含量略高，在 24.96％～25.12％之間，用舍夫勒圖進行分析，它們的復層焊縫組織位于奧氏體加10％～20[％]鐵素體區(qū)域；E方法復層焊縫組織位于奧氏體加0％～5[％]鐵素體區(qū)域。
　　 第二，在化學成分分析的基礎上，進行了顯微金相組織分析，五種焊接工藝復層焊縫及過渡層焊縫的金相組織全部為奧氏體加少量鐵素體。由于A、B、E方法的基層焊

4、接采用的是高鉻鎳的不銹鋼填充材料，因此與基層碳鋼為異種鋼焊接，不可避免的要產(chǎn)生類馬氏體(M-L)組織，但是恰當?shù)墓に噮?shù)及操作方法可以減小類馬氏體區(qū)域的寬度，其中E方法中的M-L組織寬度相對A、B方法就較窄，C方法焊接工藝條件下焊縫為板條狀馬氏體，板條狀馬氏體具有很高的強度和良好的韌性，D方法焊接工藝條件下基層焊縫為典型的方向性很明顯的粗大柱狀晶組織。
　　 第三，在對焊縫顯微金相組織分析的基礎上，對焊縫綜合力學性能做了測試。硬

5、度測試分析表明，A、B、E方法熱影響區(qū)顯微硬度偏高，而D方法硬度則由于焊接工藝不良導致大大偏高，拉伸試驗表明，各方法焊接接頭抗拉強度均大于基層抗拉強度的下限值400MPa；彎曲試驗表明，無論復層焊縫一側(cè)還是基層焊縫一側(cè)為受拉面時，A、B、C、E方法均無裂紋產(chǎn)生；而D方法無論基層還是復層為受拉面時，均產(chǎn)生裂紋，其塑性最差。沖擊試驗表明，A、B、C、E方法焊縫中心和熱影響區(qū)沖擊韌性均大于基層沖擊韌性，D方法則小于基層沖擊韌性。
　　

6、 第四，晶間腐蝕試驗結(jié)果表明，A、B、C、E方法復層焊縫抗晶間腐蝕性能較好，而D方法則差，分析原因是SAW焊接線能量的過大，焊縫金屬在敏化溫度區(qū)間停留時間長，使得過渡層的碳化鉻析出而形成貧鉻層。
　　 第五，電化學試驗分析表明，不銹鋼復層采用能量密度較高的TIG焊焊接，其復層焊縫表面抗電化學腐蝕性能均與母材的復層相近。
　　 通過優(yōu)化工藝得出，對于厚度為3mm+10mm的1Cr18Ni9Ti+Q235復合鋼，得出最佳的焊