980钢超窄间隙熔化极气体保护焊研究[1]

电焊机

!"#钢超窄间隙熔化极气体保护焊研究

张富巨!，卜旦霞!，张国栋!，罗金华"，郭嘉琳!，章少华!，瞿

波"

湖北武汉&1##’)；湖北武汉&1##3#420/武汉大学焊接研究所，)/武昌造船厂，

以厚板!"#钢为对象，进行了超窄间隙熔化极混合气体保护自动对接焊试验，并依据《$%&’#"(摘要：

对!"#钢超窄间隙*+,焊接头进行了拉伸、弯曲和)###钢制压力容器焊接工艺评定》国家标准，

冲击试验，分析了显微组织、显微硬度和宏观形貌。结果表明，接头所有技术指标均满足国家标准要求，且焊接热影响区很窄，该区塑韧性损伤极小。

超窄间隙*+,焊；微观组织；力学性能关键词：!"#钢；中图分类号：文献标识码：文章编号：-,&&&./)&+0##0()1#12)##34#5(##50(#&

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8前言

窄间隙焊接作为一种高效率、低成本的焊接技

压力容器焊接工艺评定》国家标准，对!"#钢超窄

间隙*+,焊接头进行了拉伸、弯曲和冲击试验，显微组织、显微硬度和宏观形貌分析。结果表明，接头所有技术指标均满足国家标准要求，且焊接热影响区很窄、该区塑韧性损伤极小。

术，已经在一些大型重要结构上得到了成功应用，如厚壁压力容器、锅炉、大型机械设备、海洋结构、船体建造和压力管道等a0()b。超窄间隙焊接是相对现有窄间隙焊接技术而言的，一般认为大厚板2如厚0##\\4时最大组装间隙在0#\\以下。以工业应用为目的的超窄间隙,*+B技术研究始于)0世纪初2首次报道于)###年4。超窄间隙*+,焊以其焊接线能量较低、焊接热影响区的塑韧性损伤极小、一次焊缝组织晶粒更细、焊接残余应力与残余变形小、焊接生产率较现有弧焊技术提高)c1倍、焊接生产成本降低&#dc"#d的显著技术优势，决定着该技术在高强钢、超高强钢、超细晶粒钢焊接领域有着广泛的应用前景。为验证上述技术特性，以!"#钢为对象，进行了超窄间隙熔化极混合气体保护自动对接焊试验，并依据《$%&’#"()###钢制

收稿日期：)##3(#&(0&

作者简介：张富巨20!50—4，男，湖北枣阳人，教授，博士，主

要从事高效率自动化焊接技术方面的研究工作。

!超窄间隙:;<焊系统

超窄间隙*+,焊系统组成简图如图0所示，

包括弧焊电源、自动控制器、气瓶、焊接小车、超窄间隙焊炬、送丝机构、自动跟踪装置和焊接轨道系统。基于超窄间隙的坡口面角度极小，焊炬与坡口侧壁间的距离极小，传统的跟踪技术和单一传感方式的跟踪技术将完全不适应超窄间隙条件下的跟踪精度和响应速度要求。该系统具有倾角、平面回转、横向居中、焊炬高度&个自由度的跟踪功能，且不同的自由度采用不同的传感方式和控制策略。横向居中和高度跟踪采用自适应控制方式a1b。集成送气、送丝、导电、循环水冷和绝缘功能于一体的超窄间隙焊炬可以伸入到焊接坡口内。弧焊电源为逆变脉冲*V,!*+,系统。

研究与设计

电焊机

第卷

采用单层单道式的多层熔敷方法。保护气体是直流反极性。$9<=:%&1>$9?@,:,&1混和气体；焊接工艺参数如表6所示。

表G

超窄间隙#?9焊接工艺参数

)*+,-G

焊道

M*3*=-5-347@A9&9#?$.408151406

极性焊接电流

电压焊接速度干伸长气体流量

$

!<

%!4&!77I).’!77(!J7CD).

封底焊道G?H",&+-,.&,6-,/020

填充焊道G?H".%&-,&&,0-,/02,-020

图J

超窄间隙#?9焊系统

.%.%.6<=>6?@,

B1CDJ@,53*K0*334<KC*29#?$6F65-=

G超窄间隙#?9焊接头宏观分析

图6#是经过腐蚀和抛光之后的焊缝横截面，

!超窄间隙#?9焊工艺

试件厚度为+&77，采用对称和不对称双8型

加上反面封底焊层共$层9封底.层，正面填充%层:；图6A为双面焊接，共..层，一面/层，另一面+层。从图6A可以看出，热影响区的宽度约为,77，这比传统弧焊方法的焊接热影响区宽度要小得多。焊缝宽度约*2,-*2+77，焊层厚度02+-+2/77。

坡口，如图,所示。对称坡口作业时，前,-6层最好交替进行，也可以,台焊机同时焊接9立焊或横焊位置时:。不对称坡口作业时，先焊正面打底焊层，之后焊反面封底焊层9兼反面盖面焊层:。极小的坡口面角主要用于横向收缩量的补偿。

*不对称双@型坡+对称双@型坡口

图!@A9&9#?$坡口几何形状

B1CD!9344E-C-4=-53F47@A9&9#?$234.-66

*单面焊接

选用与$%&钢性能基本匹配的’(()*+焊母材9;!:和焊丝的化学成分和机械丝，直径.2,77。性能如表.、表,所示。

"#和$%%&’(焊丝的化学成分

)*+,-JL/-=1.*,.4=24615140647"#*08$%%&’(<13-1

种类

表J

%9?:&2&$-&2.6"&2.0

%9BC:&2.%-&26.&2,&-&26+

%9!D:&2+0-&2/&.2&,-.2+&

%9":&2&.."&26+

$%&钢’(()*+

种类

$%&钢’(()*+

表!

%9B:&2&.&"&26+%9EC:020&-02+0,2,.-,2/%9?=:%9!F:&2+6-&2/%&26/-&200&20/-&2/+&20,-&2/%

图G

+双面焊接

焊接接头形貌

"#和$%%&’(焊丝在室温下的机械性能

)*+,-!#-./*01.*,2342-351-647"#*089%&:;<13-6*5344=5-=2-3*5>3-种类

B1CDG?22-3*0.-47<-,8H4105

!!!!"#!"!!"#"+!1#!1#34!5

I焊接接头的显微组织

焊接接头的微观组织主要取决于焊接热循环。

$%&钢%&,-$,.%%/-$/&.$2,-,.2&/+2*-*,2/.6,-,&+’(()*+!/0&!*+&!.+!0+!*&

图0是母材显微组织，从图中可以看到有明显的索

氏体组织!"#。图$是正火区和不完全正火区的微观组织，可以看到，前者是索氏体组织，而后者是索氏体和屈氏体混合组织。正火区极细的索氏体组织说明了该区加热过程中得到的奥 …… 此处隐藏：3559字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……