2.25Cr1Mo0.25V耐热钢与304不锈钢AA-TIG焊接接头组织及性能研究

采用电弧辅助活性AA-TIG焊对2.25Cr1Mo0.25V耐热钢和304不锈钢管进行异种钢材焊接,并对其焊接接头的组织、硬度及力学性能进行分析。结果表明,使用AA-TIG焊能够一次性焊透2.25Cr1Mo0.25V耐热钢和304不锈钢,得到成形良好的焊接接头。焊缝处无裂纹等焊接缺陷,焊缝处各元素在焊缝水平方向分布均匀。在靠近两侧母材的焊缝区,Cr、Fe、Ni元素有一定的梯度,但无明显偏聚。焊接接头两边的母材区硬度值较低,在焊缝区域硬度达到最大,焊缝区域的硬度波动范围在400~489 HV之间,最终拉伸试样都断在304母材上,得到的平均拉伸强度为406 MPa,最大的抗拉强度为542 MPa。

不锈钢AA-TIG焊接法

针对不锈钢,提出一种新型活性TIG焊方法——电弧辅助活性TIG焊,即AA-TIG焊。采用CO2+Ar作为小电流钨极电弧的保护气体进行单弧AA-TIG焊,分别研究小电流钨极电弧和正常TIG焊工艺参数对焊缝熔深的影响,并针对试验范围内的最佳焊接规范研究不锈钢AA-TIG焊的焊缝成形、焊缝显微组织、化学成分和焊缝性能。采用AA-TIG焊可以单道焊透10mm厚的不锈钢板材,单面焊双面成形。与传统TIG焊相比,焊缝组织和化学成分几乎没有变化,焊缝的耐Cu/CuSO4腐蚀性能和低温冲击韧度都满足相关标准要求。

AA-TIG焊表面氧化层成分及形成过程分析

AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding)通过焊前采用小电流辅助电弧以Ar+O2作为保护气体在待焊部位预熔形成表面氧化层,从而引入活性O元素改变熔池流动形态使熔深增加.试验通过改变辅助电弧保护气氛中的氧气流量来获得不同厚度的表面氧化层,分别对表面氧化层进行EPMA,XRD分析,并进行热力学计算.结果表明,表面氧化层中主要以铬、锰、硅的氧化物及其复合氧化物为主,由于电弧力的作用,电弧中心的氧化物被排向电弧边缘区域,最终形成的氧化层中心区域的厚度较两边区域薄,通过热力学计算的氧化层中平均氧含量与XRD分析结果相近.

耦合电弧对AA-TIG焊接熔深的影响

为提高活性TIG焊活性剂的涂敷效率,实验一种新型的活性TIG焊工艺电弧辅助活性TIG焊,简称AA-TIG焊.以SUS304不锈钢作为母材,采用耦合电弧进行AA-TIG焊,研究焊接电流、焊接速度、钨极夹角、CO2气体含量等主要工艺参数对焊缝熔深、熔宽的影响.结果表明:相同的焊接工艺参数下,耦合电弧AA-TIG焊缝熔深达到传统TIG焊熔深的2.86倍,同时焊缝熔宽明显收缩.采用耦合电弧AA-TIG焊可不开坡口一次焊透8 mm厚不锈钢板,焊接效率明显提高.辅助电弧和正常TIG焊工艺参数都对耦合电弧AA-TIG焊焊缝熔深、熔宽有一定影响,其中辅助电弧CO2含量以及2电弧钨极夹角对焊缝成形影响较大.

分离电弧AA-TIG焊焊缝组织及性能

分离电弧AA-TIG焊(arc assisted activating TIG welding)是一种新型高效的焊接方法,该方法利用辅助电弧在待焊焊道表面预熔生成一道氧化层,再进行普通TIG焊,可显著增加焊缝熔深.通过改变辅助电弧中活性混合气体O2的含量,研究焊缝组织及性能与O2引入量的关系.结果表明:焊缝组织为奥氏体及少量的铁素体,铁素体中还析出了σ相.焊缝的抗拉强度与母材相近.当O2引入量超过2L.min-1时,焊缝的低温冲击韧性降低较多,这与焊缝中铁素体增多,析出的σ相增加以及形成氧化物夹渣有关.

耦合电弧AA-TIG焊的骤冷效果

为获得耦合电弧AA-TIG焊高温熔池中氧元素的分布状态,以水作为冷却介质,采用骤冷法从试件底部对高温熔池进行冷却.喷水冷却时间分别为熄弧前1、0.8、0.6、0.4、0.2、0s.分别从试件表面温度变化、熔深和显微组织3个方面对以上6组试验与常温冷却的试样进行对比研究.结果表明:与常温冷却相比,骤冷使得熔池温度突然下降,起到了骤冷效果;在熄弧前0.4s进行喷水骤冷时,冷却效果最好,几乎不影响焊缝熔深,并且柱状晶基本从底部生长到了试件表面.

单枪耦合电弧AA-TIG焊

采用优化后的单枪耦合电弧AA-TIG焊枪,以SUS304不锈钢板材作为试验材料进行了焊接试验,对比了单枪耦合电弧AA-TIG焊与TIG焊电弧和焊缝成形的不同,研究了主要工艺参数对单枪耦合电弧AA-TIG焊焊缝的影响,并分析了单枪耦合电弧AA-TIG焊对接接头性能.结果表明,氧气流量、钨极间距、电弧长度对单枪耦合电弧AA-TIG焊熔深有重要影响.与普通TIG焊相比,在相同的总电流下,单枪耦合电弧AA-TIG焊焊缝变窄,熔深增加,焊缝性能良好.12 mm厚SUS304不锈钢板,单道焊缝熔深可超过11 mm,深宽比达到1.3,显著提高了生产效率.

藕合电弧AA-TIG高速焊工艺

传统TIG焊焊接熔深浅、效率低,焊接速度提高时会出现咬边和驼峰等焊接缺陷。传统活性焊(A-TIG)相对于传统TIG焊可以显著增加熔深,但由于电弧压力作用,在高于一定焊接速度时仍会出现咬边和驼峰等焊缝缺陷。以SUS304不锈钢为母材,提出新型的耦合电弧AA-TIG(arc assited activatingTIG welding)焊接方法用于高速焊。该方法通过引入活性氧元素和耦合电弧,实现了在较高焊接速度下有良好的表面成形和焊缝熔深。与传统TIG焊和活性焊相比,在焊接速度达到800 mm/min时,耦合电弧AA-TIG焊焊缝表面没有驼峰和明显咬边,同时焊缝熔深也进一步增加。

阳极温度分布对耦合电弧AA-TIG高速焊焊缝成形的影响

针对耦合AA-TIG电弧采用热电偶法测量了阳极温度分布.在垂直于主钨极和辅助钨极连线方向上,随着距连线的距离增大,耦合AA-TIG电弧的阳极温度逐渐降低,在主钨极位置处的温度最高,辅助钨极位置处次之,钨极中心点位置处最低.在主钨极和辅助钨极连线方向上,随着钨极间距增大,耦合AA-TIG电弧中心区域温度逐渐降低,外围区域温度逐渐增高,由单峰分布向双峰分布过渡.当钨极间距较大时,耦合AA-TIG电弧热源在主钨极和辅助钨极连线方向上被拉长,有利于消除高速焊时的咬边和驼峰焊道等缺陷.

低合金钢与不锈钢AA-TIG自熔焊接头组织及力学性能

采用电弧辅助活性TIG焊(AA-TIG)对8 mm厚的SA537 CL2低合金钢和S32168不锈钢进行不开坡口对接自熔焊试验,实现了高效的单面焊双面成形,对接头显微组织及力学性能进行了分析。结果表明,SA537 CL2热影响区产生了颗粒状的贝氏体,SA537 CL2侧熔合区组织为相互交错的颗粒状贝氏体与板条马氏体,焊缝的显微组织主要为板条马氏体和残余奥氏体,S32168热影响区组织仍为奥氏体,晶粒略有长大;接头硬度高于母材,在SA537 CL2与焊缝的熔合界面处碳积聚形成高硬度的增碳层;室温拉伸断裂于SA537 CL2侧熔合区,为韧性断裂;-20℃的焊缝冲击吸收能量可以达到SA537 CL2母材水平;接头面弯、背弯检验合格。

电弧辅助活性TIG焊接法

提出了电弧辅助活性TIG焊(arc assisted activating TIG welding,简称AA-TIG焊)的概念,并以SUS304不锈钢作为母材,研究了AA-TIG焊接法的主要工艺参数对焊缝熔深熔宽的影响。结果表明,在相同的焊接工艺参数下,与传统TIG焊相比,AA-TIG焊缝熔深能增加一倍以上,同时熔宽明显收缩。采用AA-TIG焊可不开坡口一次焊透8mm厚不锈钢板,焊接效率明显提高。辅助电弧工艺参数和正常TIG焊工艺参数都对AA-TIG焊焊缝熔深熔宽有一定影响。

电弧辅助活性TIG焊焊缝组织及性能分析

电弧辅助活性TIG焊(arc assisted activating TIG welding,AA-TIG焊)是一种新型高效焊接方式,该方法可以分为分离电弧AA-TIG焊和耦合电弧AA-TIG焊两种方式.试验采用不锈钢为母材,通过改变辅助电弧中氧气引入量,分析焊缝组织及性能的变化规律.结果表明,焊缝组织以奥氏体为主,在奥氏体边界析出少量的铁素体,此时焊缝的抗拉强度变化不大,随着氧气引入量的增大,焊缝的低温冲击韧性有所下降;相对于分离电弧AA-TIG焊,耦合电弧AA-TIG焊焊缝的冲击韧性下降较少.在氧气的引入量低于2 L/min时,耦合电弧AA-TIG焊焊缝冲击韧性较好,甚至超过普通TIG焊焊缝.

12Cr2Mo1R耐热钢/304不锈钢异种钢焊接

采用AA-TIG焊打底埋弧焊填充盖面的方法,进行了12Cr2Mo1R耐热钢和304不锈钢两种大厚板的对接焊研究。通过对焊接接头微观组织及元素分布的观察及对接头硬度、拉伸性能、冲击韧性和弯曲性能的测试,分析了接头的组织和力学性能。结果表明,不锈钢热影响区为奥氏体基体和少量带状铁素体;耐热钢热影响区为贝氏体和马氏体;焊缝为奥氏体和铁素体。线扫描分析发现不锈钢侧熔合区Fe,Ni元素变化较大,而耐热钢侧Fe,Ni,Cr元素明显变化;显微硬度结果显示,焊缝硬度在220 HV左右,耐热钢热影响区出现明显的硬化现象;接头的抗拉强度最高达到678 MPa,-30℃条件下焊缝及不锈钢和耐热钢热影响区的冲击吸收能量为132 J,124 J,241 J。

不锈钢电弧辅助活性TIG焊熔池表面张力变化机理

本工作针对不锈钢电弧辅助活性钨极氩弧焊,采用一套骤冷装置,保留熔池的高温状态,然后截取骤冷的表层金属并重熔,利用座滴法测试熔池的表面张力,进行了表面张力温度系数变化机理的分析,研究了活性元素对熔池表面张力的影响,同时验证了表面张力温度系数改变理论。测试结果表明:当辅助电弧中不引入O_(2)时,熔池的表面张力温度系数为负值;当辅助电弧中O_(2)引入量为1.0 L/min和1.5 L/min时,熔池的表面张力温度系数为正值;当辅助电弧中O_(2)引入量达到2.0 L/min时,熔池的表面张力温度系数再次变为负值。经过分析测试骤冷熔池中的O元素分布,认为O元素在熔池表面的富集导致熔池表面张力的减小和熔池表面张力温度系数的改变。