X80管線鋼用自保護藥芯焊絲的研究.pdf

1、自保護藥芯焊絲是一種無需外加保護措施即可進行焊接的新型焊接材料。由于其抗風能力強、焊接設備簡便等特點,尤其適合野外、高層建筑等施工場合。應用自保護藥芯焊絲進行野外管道建設具有焊接效率高、焊縫質(zhì)量好等特點,因此可大幅降低長輸管線的綜合建設成本。本文以BaF2-Al-Mg渣系為基礎渣系,對藥芯組分選擇、焊絲制作工藝、自保護機理、焊接工藝性能、熔覆金屬強韌化等環(huán)節(jié)進行了系統(tǒng)研究,研制出與X80管線鋼相匹配的高強韌性自保護藥芯焊絲。
　　

2、 BaF2-Al-Mg渣系通過氣、渣、金三元聯(lián)合的方式保護熔滴和熔池,以氣、渣保護降低氮的溶解量,以鋁脫氮、固氮消除溶入熔池的氮可能產(chǎn)生的氮氣孔、時效脆化等缺陷,強脫氧劑鋁、鎂脫氧可有效控制焊縫中的氧含量。
　　 本研究藥粉預處理是將BaF2、LiF、Fe2O3等藥粉混合、造粒,經(jīng)700℃～850℃燒結(jié)保溫30min,粉碎、篩分保留粒度為60目～150目藥粉的工藝流程。經(jīng)過預處理的混合粉,具有粒度均勻、比重大、流動性好、吸濕性

3、低的特點,保障了混合粉的均勻性和焊絲填充率的穩(wěn)定性。
　　 通過混料回歸設計建立了藥芯組分中BaF2、LiF、Fe2O3、Al-Mg、Li2CO3對熔渣覆蓋率、飛濺率、發(fā)塵率影響的數(shù)學模型,并可通過模型預報和控制藥芯組分對上述指標的影響。
　　 提出了新的熔滴.熔渣.鋼皮結(jié)構(gòu)模型,并借助高速攝影技術提出本研究焊絲熔滴過渡以外擺接觸過渡和射流過渡為主,伴有少量的爆炸過渡。研究了Fe2O3、Li2CO3、Al-Mg對各種熔滴

4、過渡頻率的影響,得出它們在藥芯中的適用范圍。
　　 通過熱力學分析,提出鋁對熔池固氮存在最小臨界值。該臨界值隨熔池中氮含量的提高而降低,鋁含量低于臨界值時熔池不具有固氮效果,超過臨界值后隨鋁含量的增加熔池固氮能力提高,固氮產(chǎn)物為多面體的AlN。
　　 通過正交試驗對熔敷金屬進行強韌化設計,研究了Ni、Mn、Zr、Ce對熔覆金屬強韌性的影響。得出Ni:1.6wt.％、Mn:1.1wt.％、Zr:0.02wt.％、Ce:0.