珠光體鋼與奧氏體不銹鋼的焊接工藝分析及應(yīng)用

袁敬芳 袁新恩 馬紀(jì)學(xué)

中車四方車輛有限公司 山東青島 266111

1 異種鋼焊接工藝特點

Q235-A合金被不含鉻、鎳和其他1CR18TI鋼鐵的合金沖淡，在焊接過程中熔化了冶金池。組織者的融合是不均勻的，脆弱的馬丁組織者的融合是不同的，壓力是不同的，可能會導(dǎo)致縫合線的金屬斷裂。

焊接剩余電壓為1.2Q235-A，恒定溫度為1R1818NI9TI的1.5倍，而導(dǎo)熱強度較低。當(dāng)兩個金屬材料焊接冷卻后，其余的減輕疼痛劇烈，除了局部加熱和冷卻不均勻，導(dǎo)致焊接殘余應(yīng)力的顯著差異，因為在這兩種金屬材料線膨脹系數(shù)大，熱傳導(dǎo)速度，導(dǎo)致出現(xiàn)的焊接殘余應(yīng)力的加工用普通的方法很難避免的溫暖。如果焊接在溫度、壓力或潮濕環(huán)境中起作用，焊接就會出現(xiàn)疲勞性骨折或腐蝕性骨折[1]。

水泥后的碳含量比1CR18NI9TI鋼高1.3Q235-A。在焊接冶金過程中，元素的濃度是平衡的，因為鉻與碳的關(guān)系比鐵和碳的關(guān)系更大，因此Q235-A鋼的碳必須轉(zhuǎn)化為1CR18NI9TI鋼。在熔化過程中，焊接金屬Q(mào)235-A與焊接金屬形成低強度脫碳層，在熔化過程中，Q235-A形成固體和固體碳化物鉻合金。

2 焊接工藝試驗

采用平板對接焊，試件規(guī)格為300×500mm，δ=12mm，雙邊V形坡口α=35°，三場均3.2毫米的直徑平均為電極、焊前喉嚨表面убр規(guī)模20銹油、水兩岸表面的雜質(zhì)，不銹鋼板覆蓋白堊20，防止焊接飛濺。綜覽電極150°c干燥后1H，不同的電極管中不同類型的電極柔軟。選擇一個熟練的焊工使用逆向焊接w-400/手持ARgon焊接的弧焊，并使用實驗電焊接技術(shù)來控制熔化速度。在實驗板前面煮了三層，在實驗板的背面煮了一層，在角磨磨到根部之后。科恩將在第2段第3mm中清除控制深度，保證焊接性能。使用HY-302A接觸式溫度計將焊接層的溫度控制在60°c以下，焊接后冷卻測試板并通過外觀檢查。開裂測試根據(jù)NB47013.1-2015“壓力設(shè)備的無損檢測”標(biāo)準(zhǔn)進行，焊縫無缺陷。

3 焊接接頭的組織及性能分析

從珠光體碳素鋼Q235-A與奧氏體不銹鋼1CR18NI9TI兩種材料組焊成的焊接接頭機械性 能、金相組織和珠光體碳素鋼側(cè)熔合區(qū)附近測試的硬度值分布圖中看出，三種型號的不銹鋼焊條施焊成的焊接接頭，在Q235-A鋼側(cè)的熔合區(qū)，都呈現(xiàn)出一種組織與化學(xué)不均勻特性的過渡區(qū)。由于Q235-A鋼與1CR18NI9TI鋼之間存在著碳的活度差，在焊接電弧熱作用下，Q235-A鋼靠近熔合線側(cè)出現(xiàn)碳減少，而超過熔合線至焊縫側(cè)出現(xiàn)碳增加，出現(xiàn)碳遷移現(xiàn)象，產(chǎn)生化學(xué)成分不均勻，導(dǎo)致凝固后的過渡層形成部分硬且脆的碳化物組織。因此，在熔合區(qū)硬度值中，三種焊條施焊成的焊接接頭在珠光體碳素鋼Q235-A側(cè)的熔合線附近，都出現(xiàn)一種低谷值突變?yōu)楦叻逯档挠捕戎登€，其寬度范圍約0.10-0.20mm，過了熔合線0.5mm后，硬度值都變化不大，這種過渡層導(dǎo)致異種鋼焊接接頭中熔合區(qū)的脆性傾向增強[2]。

這類異種鋼焊接接頭拉伸試樣，其斷口均在珠光體側(cè)，其抗拉強度值與珠光體碳素鋼Q235-A母材的抗拉強度值相似，并稍有減少。彎曲試驗的開裂位置均在珠光體碳素鋼側(cè)的熔合區(qū)，這表明在此區(qū)域出現(xiàn)強度較低的脫碳層和較脆的增碳層，使強度下降和塑性變差，并表明隨焊條的含碳量降低，其焊縫金屬的常溫抗拉強度值越低和彎曲性能越差。三種型號不銹鋼焊條中，A132焊條施焊的焊接接頭很明顯。從中可以看出，凝固過渡層分布寬度和硬度值，都隨著焊條中 含鎳量的增加而減少。

因此，對于這樣的異種鋼焊接接頭，均存在較明顯的凝固過渡層，與珠光體碳素鋼側(cè)的熔合區(qū)是最薄弱環(huán)節(jié)。為了降低珠光體鋼對焊縫金屬合金元素的稀釋，控制珠光體鋼側(cè)熔合區(qū)中碳遷移，改善焊接接頭應(yīng)力分布，增強焊接接頭的塑性，獲得優(yōu)質(zhì)焊縫金屬的金相組織，使硬度值控制在HV0.05＜300以下，相應(yīng)選配的焊條只有A302適宜。

4 應(yīng)用實例

1998年8月某石化公司在修復(fù)制硫裝置冷-1固定管板換熱器中，換熱管與管板的組合焊縫焊接采用A302焊條施焊，焊后焊縫表面經(jīng)PT檢測，I級合格。在含SO2、H2S等腐蝕介質(zhì)的過程氣中使用至今，效果良好。1999年2月，某石化公司重整裝置余熱鍋爐汽包一入口管線更換，其與汽包鍋筒的組合焊縫焊接采用A302焊條施焊，焊后焊縫表面經(jīng)PT檢測，I級合格。在一定的熱應(yīng)變力和結(jié)構(gòu)應(yīng)變力作用下使用 至今，效果良好[3]。

5 結(jié)語

根據(jù)工藝試驗及對焊接接頭金相組織、機械性能分析，針對1CR18NI9TI鋼與Q235-A鋼異種鋼焊接特點，在焊接工藝方面應(yīng)控制以下幾方面：①適當(dāng)加大焊件坡口角度，α大約在75°-80°左右，便于降低熔合比，降低珠光體鋼母材對焊縫 金屬的稀釋，便于獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫金相組織；②在焊接熔池凝固結(jié)晶時加快冷卻速度，能夠避免奧氏體晶粒嚴(yán)重粗化。存在粗大晶粒，會增加應(yīng)力腐蝕開裂的傾向；③適度增加焊接線能量或施焊前預(yù)熱溫度，延長熔池在液態(tài)下持續(xù)存在的時間，有利于熔敷金屬與母材金屬在液態(tài)下充分?jǐn)嚢枞诤希阌诮档徒宇^區(qū)的硬度，也有利于降低應(yīng)力開裂傾向；④適度提高焊接材料中穩(wěn)定奧氏體元素鉻含量，有利于減少馬氏體組織，可以降低馬氏體組織脆化的有害作用；⑤提高焊接材料中鎳元素的含量，以期利用鎳的石墨化作用阻擋形成碳化物，縮小碳擴散層，減小脆性組織的有害作用；⑥選用與珠光體鋼膨脹系數(shù)相近且塑性好的焊接材料，使焊接殘余應(yīng)力集中在塑性變形能力較強的焊縫和奧氏體鋼側(cè)；⑦采用小直徑焊條、小電流、快速長電弧焊操作等措施，可獲得較好的焊接接頭組織及性能。