探究焊接工藝對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行分析，E309L作為母材能夠與E347L堆焊過渡層材料，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。如果鐵素體實際含量較低，熱裂紋致裂元素會產(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，使得低熔點液相薄膜不會產(chǎn)生熱裂紋。如果FN＜10是因為堆焊層需要消除應(yīng)力退火熱處理，當(dāng)熱處理溫度低于600℃時，堆焊層鐵素體含量沒有發(fā)生任何變化，經(jīng)過高溫之后，部分鐵素體會在溫度影響下 脆化相。

一、焊接工藝試驗分析

在試驗操作過程中制備焊條電弧焊以及氣體保護焊試板，對試板規(guī)格與材質(zhì)進行控制，并選取過渡層焊條、藥芯焊絲等。在容器內(nèi)壁雙層堆焊技術(shù)條件下需要對其厚度值進行控制，其中表層基本厚度不能低于3mm。在本文基本試驗中焊條電弧焊需要在試板上進行堆焊三層，其中表層堆焊與過渡層堆焊次數(shù)在2次與1次。焊條電弧焊和 CO2氣體保護焊對層溫需要進行控制，其次還可以通過大熱輸入量，對層溫進行控制。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組試驗中需要對焊接層間溫度進行控制，保持在15至150攝氏度[1]。

二、試驗基本結(jié)果及分析

（一）堆焊厚度

在焊接之后需要對試板開展無損檢測，通過具體檢測結(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)用超探方法對堆焊層厚度進行測定，測定過程中可以在試板表面多個位置布設(shè)位測點。

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

（二）堆焊層化學(xué)成分

堆焊層在具體試驗過程中會產(chǎn)生不同的化學(xué)成分，對化學(xué)成分進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位置進行取樣，能夠獲取相應(yīng)的化學(xué)成分。可以通過光譜分析儀對基本元素進行測量，能夠獲取C、Mn、P、Si、S都在標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)范圍內(nèi)。通過不同試驗?zāi)軌颢@取不同成分，將成分控制在合理范圍內(nèi)。確保其各項數(shù)值都能在標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)。焊條電弧焊試驗組中各項化學(xué)成分都在合格范圍之內(nèi)，從獲取試驗結(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氣體保護焊中的Cr、Ni元素含量較低。主要是由于不同實驗組在具體焊接過程中產(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，對部分元素進行損壞。

（三）硬度分析

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

（四）鐵素體數(shù)

在焊接狀態(tài)下需要對對焊層基本化學(xué)成分進行分析，對堆焊層鐵素體值進行測算。在基本焊態(tài)下，需要通過標(biāo)準(zhǔn)的測定方法應(yīng)用鐵素體儀進行測量，能夠獲取相應(yīng)的鐵素體。焊條電弧焊以及氣體保護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，從兩個實驗數(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。主要是由于焊接過程中焊接電壓、電流、溫度對鐵素體含量影響較大，如果實際焊接電流較大，鐵素體含量會不斷降低。電弧較長以及焊絲伸長度較長會導(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氣體保護焊的焊接方式，通過選取不同熱輸入量以及層間溫度能夠得出不同結(jié)論。兩種焊接方式通過選取小熱輸入量，對層間溫度進行控制時，堆焊層各項性能能夠滿足技術(shù)要求，對堆焊溫度進行合理控制。不同焊接方式對應(yīng)熱輸入量和層間溫度過高，堆焊層性能不能適應(yīng)各項規(guī)范性要求，堆焊層中各類主要元素含量較低，硬度合鐵素體含量下降。