探究焊接工藝對(duì)不銹鋼堆焊層性能的影響

陳曉明

新疆煤炭技師學(xué)院 新疆哈密 839000

本文以焊 E309L+E347L奧氏體不銹鋼堆焊進(jìn)行分析，E309L作為母材能夠與E347L堆焊過(guò)渡層材料，這樣能夠提升材料與堆焊層之間的韌性，避免熔合區(qū)域產(chǎn)生較多馬氏體或產(chǎn)生增碳現(xiàn)象。表層鐵素體數(shù)FN需要控制在3至10范圍內(nèi)，通過(guò)適量鐵素體能夠有效降低堆焊層熱裂紋的產(chǎn)生。如果鐵素體實(shí)際含量較低，熱裂紋致裂元素會(huì)產(chǎn)生熱裂紋，并且鐵素體本身膨脹系數(shù)低于奧氏體，在高溫形態(tài)下奧氏體鋼焊縫金屬內(nèi)塑性變形要高于鐵素體鋼焊縫金屬，使得低熔點(diǎn)液相薄膜不會(huì)產(chǎn)生熱裂紋。如果FN＜10是因?yàn)槎押笇有枰龖?yīng)力退火熱處理，當(dāng)熱處理溫度低于600℃時(shí)，堆焊層鐵素體含量沒(méi)有發(fā)生任何變化，經(jīng)過(guò)高溫之后，部分鐵素體會(huì)在溫度影響下 脆化相。

一、焊接工藝試驗(yàn)分析

在試驗(yàn)操作過(guò)程中制備焊條電弧焊以及氣體保護(hù)焊試板，對(duì)試板規(guī)格與材質(zhì)進(jìn)行控制，并選取過(guò)渡層焊條、藥芯焊絲等。在容器內(nèi)壁雙層堆焊技術(shù)條件下需要對(duì)其厚度值進(jìn)行控制，其中表層基本厚度不能低于3mm。在本文基本試驗(yàn)中焊條電弧焊需要在試板上進(jìn)行堆焊三層，其中表層堆焊與過(guò)渡層堆焊次數(shù)在2次與1次。焊條電弧焊和 CO2氣體保護(hù)焊對(duì)層溫需要進(jìn)行控制，其次還可以通過(guò)大熱輸入量，對(duì)層溫進(jìn)行控制。不同焊接工藝方法以及焊接工藝參數(shù)值從表中可以看出，在A組試驗(yàn)中需要對(duì)焊接層間溫度進(jìn)行控制，保持在15至150攝氏度[1]。

二、試驗(yàn)基本結(jié)果及分析

（一）堆焊厚度

在焊接之后需要對(duì)試板開(kāi)展無(wú)損檢測(cè)，通過(guò)具體檢測(cè)結(jié)果可知均為合格。在技術(shù)條件要求下，正常堆焊厚度需要控制在3mm+3.5mm，應(yīng)用超探方法對(duì)堆焊層厚度進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定過(guò)程中可以在試板表面多個(gè)位置布設(shè)位測(cè)點(diǎn)。

從獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可知，當(dāng)實(shí)際焊接熱輸入量值較大時(shí)，其中焊接電流量較大，堆焊層基本熔深會(huì)不斷擴(kuò)大，其中不銹鋼材質(zhì)的堆焊層表面會(huì)發(fā)藍(lán)。從具體測(cè)量中可知堆焊層實(shí)際厚度能夠滿足技術(shù)要求規(guī)定的具體數(shù)值，所以說(shuō)明實(shí)驗(yàn)的堆焊層數(shù)以及實(shí)際焊接速度能夠符合技術(shù)要求[2]。

（二）堆焊層化學(xué)成分

堆焊層在具體試驗(yàn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生不同的化學(xué)成分，對(duì)化學(xué)成分進(jìn)行取樣的基本步驟是先將表面刨去2.5mm，然后距表面2.5至3mm位置進(jìn)行取樣，能夠獲取相應(yīng)的化學(xué)成分?？梢酝ㄟ^(guò)光譜分析儀對(duì)基本元素進(jìn)行測(cè)量，能夠獲取C、Mn、P、Si、S都在標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)范圍內(nèi)。通過(guò)不同試驗(yàn)?zāi)軌颢@取不同成分，將成分控制在合理范圍內(nèi)。確保其各項(xiàng)數(shù)值都能在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。焊條電弧焊試驗(yàn)組中各項(xiàng)化學(xué)成分都在合格范圍之內(nèi)，從獲取試驗(yàn)結(jié)果中可以看出有部分元素含量降低，比如Ni、Cr元素低于規(guī)定值，Ni元素含量較低、CO2氣體保護(hù)焊中的Cr、Ni元素含量較低。主要是由于不同實(shí)驗(yàn)組在具體焊接過(guò)程中產(chǎn)生的熱輸入量值較大，導(dǎo)致焊接中熔池穩(wěn)定不斷提升，對(duì)部分元素進(jìn)行損壞。

（三）硬度分析

對(duì)堆焊試件過(guò)渡層、表層以及母材硬度進(jìn)行分析，可以確定取點(diǎn)位置以及測(cè)量數(shù)值。需要保障焊條電弧焊以及氣體保護(hù)焊過(guò)渡層和表層的硬度值都在合理的范圍內(nèi)。硬度和過(guò)渡層硬度超出合理范圍的主要原因是由于在實(shí)際焊接過(guò)程中產(chǎn)生的電流值較大，層間溫度不斷升高對(duì)對(duì)焊層原有的稀釋作用產(chǎn)生了影響，這樣會(huì)不斷降低焊縫中各類(lèi)元素基本含量，增加不銹鋼焊縫基本含碳量，導(dǎo)致過(guò)渡層硬度較大。

（四）鐵素體數(shù)

在焊接狀態(tài)下需要對(duì)對(duì)焊層基本化學(xué)成分進(jìn)行分析，對(duì)堆焊層鐵素體值進(jìn)行測(cè)算。在基本焊態(tài)下，需要通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定方法應(yīng)用鐵素體儀進(jìn)行測(cè)量，能夠獲取相應(yīng)的鐵素體。焊條電弧焊以及氣體保護(hù)焊中鐵素體能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)要求。不同方法獲取的鐵素體基本含量存在較大差異，但是具有相同的變化規(guī)律，從兩個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中能夠明確得出，高層溫堆焊金屬中鐵素體含量低于正常焊接鐵素體含量。主要是由于焊接過(guò)程中焊接電壓、電流、溫度對(duì)鐵素體含量影響較大，如果實(shí)際焊接電流較大，鐵素體含量會(huì)不斷降低。電弧較長(zhǎng)以及焊絲伸長(zhǎng)度較長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致焊縫金屬氮元素含量升高，致使鐵素體含量降低。

綜合上述，選取焊條電弧焊以及CO2氣體保護(hù)焊的焊接方式，通過(guò)選取不同熱輸入量以及層間溫度能夠得出不同結(jié)論。兩種焊接方式通過(guò)選取小熱輸入量，對(duì)層間溫度進(jìn)行控制時(shí)，堆焊層各項(xiàng)性能能夠滿足技術(shù)要求，對(duì)堆焊溫度進(jìn)行合理控制。不同焊接方式對(duì)應(yīng)熱輸入量和層間溫度過(guò)高，堆焊層性能不能適應(yīng)各項(xiàng)規(guī)范性要求，堆焊層中各類(lèi)主要元素含量較低，硬度合鐵素體含量下降。