药芯焊丝气保焊在不锈钢爆炸复合板挖补焊中的应用.pdf

总第2 11期2023年第8 期试（实）验研究药芯焊丝气保焊在不锈钢爆炸复合板挖补焊中的应用（太原钢铁(集团)有限公司复合材料厂，山西忻州0 3550 0）摘要：不锈钢爆炸复合板挖补焊接中的过渡层、复层通常用手工电弧焊焊接，存在生产效率低、工人劳动强度大的问题，对此，通过分析药芯焊丝气体保护焊的工艺特点，选取合适的焊接工艺参数，开展焊接工艺试验，检验焊缝理化性能，并对其微观组织进行分析，研究药芯焊丝气保焊在复合板挖补焊中的应用。试验表明，采用该方法焊接的试样各项性能满足标准要求，在实际生产中，需要根据实际情况对工艺进行调整，以获得最佳的作业方法。关键词：不锈钢爆炸复合板；药芯焊丝；挖补焊中图分类号：TG446+.10引言药芯焊丝气体保护焊（FCAW-G)是一种高效、节能、经济的焊接方法，与实心焊丝气体保护焊相比，焊接飞溅小、焊缝成型美观、钢种适应性强；与手工电弧焊相比,生产效率高、综合成本低1。近年来,随着国内药芯焊丝的成功开发，药芯焊丝气体保护焊已经在工程批量生产中得到推广应用。不锈钢爆炸复合板未结合部位的挖补焊接通常采用传统的手工电弧焊（SM A W）,在清除未结合部位复层后先焊一层过渡层，再焊复层，但该方法作业效率低，工人劳动强度大，焊接质量易受工人技能水平影响。因此,研究药芯焊丝气体保护焊在不锈钢爆炸复合板挖补焊中的应用，改进挖补焊工艺，可提高作业效率，降低生产成本。1工艺特点不锈钢复合板的挖补焊属于耐蚀层堆焊，不仅要求焊缝具有合格的力学性能,而且要有良好的耐蚀性能。焊接时,基层碳钢对复层耐蚀层的稀释和碳元素的扩散会降低基层的耐蚀性，因此焊接时需先用高牌号的焊材焊接过渡层，再使用与复层匹配的焊条焊接复层,采用多层多道焊的方式来降低基层对复层的稀释。通过查阅文献，对比两种焊接方法的特性可知，药芯焊丝气体保护焊熔深大，热输入高。这些都会对耐蚀堆焊层产生不利影响 ,因此需要选取合适的焊丝直径和焊接参数,在实验中需要把握一定原则,即焊接电流不宜过大；将焊层厚度控制在1.5 2.5mm;严格控制层间温度。2焊接试验2.1试验焊材试验用过渡层焊丝为E309MoLT1-1，复层焊丝为E316LT1-1,执行标准为GB/T178531999焊丝直径为1.2 mm，焊材化学成分如表1所示。2.2试验母材本次试验的母材为生产中常见的不锈钢复合板，收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 4作者简介：杨峰(19 8 6 一)，男，山西五台人，毕业于江苏大学，本科，现为太钢集团复合材料厂技术员，主要从事复合板技术相关工作。山西冶金ShanxiMetallurgy杨峰文献标识码：A焊接w(c)/w(si)/w(Mn)/w材料%E309M0.0300.361.180.0090.00223.2013.520.052.58OLT1-1E316L0.0220.1261.300.0210.00317.34T1-1材质316 L+Q245R，厚度（3+2 2)mm，按图1所示制作坡口，坡口部位将复层金属完全去除至基层深度，为0.51.0 mmo4093uu2.3火焊接操作工艺采用半自动焊法，焊枪由手工操作，焊接位置为平焊，选择后倾法焊接，焊枪与焊缝夹角控制在6 0 70。先焊过渡层再焊复层，过渡层焊一层，每层焊缝厚度不超过2.5mm,将焊道宽度控制在15 18 mm，焊道均匀搭接。试验选用CO2作为保护气体,其他焊接工艺参数如表2 所示。表2 焊接工艺参数焊接电流焊层材料A电压/V(cm/min)度/mm(L/min)E309Mo140过渡层27282025LT1-1160复层E316LT140272820251-11602.4火焊缝检验试板焊接完毕后，按NB/T470142011承压设备焊接工艺评定对焊缝进行检验，检验项目包括外观检查、渗透检测、弯曲试验、化学成分分析。此外,还对焊缝进行了晶间腐蚀检验和金相试验。Total 211No.8,2023DOI:10.16525/14-1167/tf.2023.08.013文章编号：16 7 2-1152(2 0 2 3)0 8-0 0 33-0 2表1药芯焊丝化学成分w(P)/w(s)/w(Cr)/w(Ni)/w(Cu)/%12.200.0372.76_60mm一复层OT-S0复层图1坡口示意图焊接速度千伸长气体流量层间温度2025182020251820w(Mo)/%120%山西冶金34E-mail:第46 卷外观检验：焊缝共焊两层,过渡层一层,复层一层（见图2），焊缝与母材搭接良好，无咬边、夹渣、未焊满等外观缺陷。渗透检验：将焊缝打磨光整后，按照JB/T4730.5一2 0 0 5标准进行渗透检测，检验结果无裂纹、气孔等缺陷。弯曲试验：垂直于焊接方向取4个侧弯试样（见图3)，弯曲直径d=4a（a 为钢筋直径），弯曲角度180，试样受拉面无裂纹。图2 焊缝试样晶间腐蚀试验：按GB/T4334E法对焊缝进行晶间腐蚀试验，试验结果合格。焊缝的化学成分如表3所示。表3焊缝化学成分w(c)/w(si)/w(Mn）/w(P)/w(s)/w(Cr）/w(Ni)/w(Cu）/w(Mo)/%0.030.53经对焊缝进行金相试验，显微组织如图4所示，而基层的显微组织如图5所示，3结果分析针对采用药芯焊丝气体保护焊焊接的试样，为降低母材对焊缝的稀释作用，选取合金元素含量高的焊丝焊接过渡层，堆焊焊缝化学成分满足母材标准，耐蚀性与母材相当。焊缝组织为奥氏体+树枝状分布的铁素体,铁素体占比约为7%（见图4）,这种双相组织保证了焊缝具有良好的抗裂性和塑韧性 3,侧弯检验100um图4焊缝合格。基层靠近过渡层焊缝部位有明显的脱碳层,脱碳层下方组织为铁素体+珠光体，与其他部位相比，晶粒较为粗大，再往下方晶粒逐步趋于正常（见图5）,可知在焊接热的作用下，热影响区金属发生了相变，重新结晶。4结论1)制定合理的焊接工艺参数并选取合适的焊材，药芯焊丝气体保护焊可用于不锈钢复合板的挖补焊图3侧弯试样作业，实际作业效率约为手工焊条电弧焊的3倍左右。2)药芯焊丝气体保护焊焊丝熔化速度快，焊层厚度不宜控制，对焊接作业人员操作技能提出了较高的要求。焊层过厚不仅热输人高，会导致热影响区性能恶化，而且不利于薄板的打底+盖面焊接。3)过渡层的焊接是不锈钢复合板挖补焊的关键，%1.190.024 0.00317.6612.420.04100um图5基层%2.55%为减少药芯焊丝气体保护焊熔深大、热输入高带来的不利影响，实际生产中可采用传统的手工电弧焊打底、药芯焊丝气体保护焊盖面的方法，以同时兼顾焊缝质量和作业效率。参考文献1 1陈祝年.焊接工程师手册M.北京：机械工业出版社，2 0 0 2：425-427,2王天先.CO2气体药芯焊丝堆焊测弯不合格原因分析 J.电焊机，2010,40(2):74-76.3陈茂华，陈俊华.复合材料的焊接 M.北京：化学工业出版社，2005:16-18.（编辑：武倩倩）Application of Flux-cored Arc Welding in Patching Welding of Stainless Steel CompoundPlateYangFeng(Composite Material Factory,Taiyuan Iron and Steel(Group)Co.,Ltd.,Xinzhou Shanxi 035500,China)Abstract:The transition layer and cladding layer of stainless steel explosive clad plate are usually welded by shielded metal arc welding,which has the problems of low production efficiency and high labor intensity.In this regard,by analyzing the process characteristics of fluxcored wire gas shielded welding,selecting appropriate welding process parameters,conducting welding process tests,inspecting the physicaland chemical properties of the weld seam,and analyzing its microstructure,the application of flux cored wire gas shielded welding incomposite plate repair welding is studied.The experiment shows that the various properties of the specimens welded by this method meet thestandard requirements.In actual production,it is necessary to adjust the process according to the actual situation to obtain the best operatingmethod.Key words:stainless steel explosion clad plate;flux cored wirei patching welding