过渡层焊丝对Monel400复合钢板焊接性能的影响

过渡层焊丝对Ｍｏｎｅｌ４００复合钢板

焊接性能的影响

Ｅ踮ｃｔ０ｆＴ姗ｓｉｔｉｏｎ—ｌａｙｅｒＷｉｒｅｏｎＭｏｎｅｌ４００ＣｌａｄＳｔｅｅｌＷｅｌｄ崦ＰｒｏｐｅＩｔｉｅｓ

西北有色金属研究院

艾建玲杨永福巨建辉张剑付维军

宝鸡市质量技术监督局

王爱国

采用Ｈ１ｃ国６Ｎｉ２１作为过渡层焊丝，研究了＾ｌ口ｎＥｌ４∞ｆ１６№Ｒ复合板焊接接头的弯曲性能、拉伸强度、主要化学元素在蚌缝中的扩散程度及其微观蛆织，结果表明，过渡层焊缝焊接性能优良，焊缝成形良好。在距复屡焊缝表面２．４∞范围内，过渡层化学成分对复层焊缝化学成分的稀释率为ｏ。焊接接头的拉仲强度为６３１０ＭＰａ。面弯角大于等于１２０Ｐ，背弯角为１８驴，侧弯角大于等于１０伊。因此在Ｍ０ｎｅ“００，１６＾ｈ承复合板的焊接时，采用ｍ∞６Ｎ：ｉ２ｌ作为过渡层，其焊接接头具有良好的综合力学性能。

关键词：№—胡∞复合板焊接压力容器

ｌ前言

Ｍ０ｎｅｌ４００对一定浓度、温度的苛性碱溶液，以及中等温度的稀盐酸、硫酸、磷酸、尤其对氢氟酸具有良好的耐蚀性…。因此Ｍ（删常被用于化

学工业中存在较强腐蚀的场合。由于胁ｍ１４００价格较贵，因此制成Ｍ∞ｅ１４００，１６ＭｎＲ复合板使用，可大幅度降低设备的制造成本。在Ｍｏｎｅｌ４００ｆ１６ＭｎＲ复合板设备制造技术中，焊接技术是其中的核心｜乙术之一。Ｍ（删与１６ＭｎＲ的力学性能、焊接工

艺存在较大差异，两种母材被相异金属稀释的允许程度是有限的”。。１６ＭｎＲ焊缝中溶人过量的ｃｕ或Ｎｉ将引起焊缝金属的热臆和开裂。因此在进行ＭｏｎｅＪ４００，１６ＭｎＲ焊接时，在两种母材的交界处采用过渡层焊接的方法是减少稀释程度的有效措施。

选用过渡层焊丝时必须保证与两种母材之间能有相容的冶金关系。在焊接过程中，由于１６Ｍ氓、Ｍｍｅｌ４００中的化学成分会过渡到过渡层焊缝中去，从而形成一种新合金，其成分与焊缝的稀释率存在密切关系。必须考虑这种新合金的力学性能，因为它是整个焊接接头中最薄弱的一个区域，从某种程度上说，过渡层焊缝的力学性能对复合板焊缝具有决定性的作用。本实验采用１∞６Ｎ吐ｌ为过渡层焊丝，研究焊接接头的弯曲性能、拉伸强度等宏观力学性能。采用日本ＪｓＭ一５８∞型电子显微镜，对焊缝断面上主要化学元素的分布进行分析，对稀释率进行研究。并且观察了几个区域的金相组织。

２实验方法

２．１焊接工艺

如图ｌ所示，第ｌ一４层为基层焊缝．采用手工电弧焊（ＳＭ＾ｗ），焊条牌号为Ｊ鲫７；第５层为过渡层焊缝，采用手工氩弧焊（ⅡＧ），焊丝牌号为阳。赫Ｎｉ２ｌ；第６—７层为复层焊缝，采用手工氩孤焊（Ｔ１Ｇ），焊丝牌号为砥ｕ啦ｃｕ一７。

先进行基层焊接，清理过渡层根部后用Ｈ１０２６Ｎｉ２ｌ焊丝焊接过渡层。最后进行复层焊接。

２．２焊接工艺参敷

２．３试样刺取厦分析

试板焊好以后，按ＪＢ４７０８一１９９４规定制取拉伸斌样及弯曲试样（面弯、背弯、侧弯），同时制取金相试样。采用日本ＪＳＭ一５８００型电子显徽镜分

?３．５?

过渡层焊丝对Ｍ０帕㈣复合钢扳焊接性能的影响Ｖ０１１８．２０Ｄｌ

析焊缝界面上化学元素的扩散规律及金相组织。

裹ｌ

规格电流电压速度Ａｒ流量层号焊接方法焊条牌号

Ⅱ帅ＡＶＵｒｎｈｌＳＭＡＷＪ５０７毋３２１１５２９—３ｌ１２０

２ＳＭＡＷＪ５０７０４．０１４０２９—３ｌ１４０

３ＳＭＡＷＪ５０７口５．０２１０２９—３１１３０

４他ＨｌＣｒ衢Ｎ江Ｉｄ３．２ｌ帅∞一２２１５０８５啦ＥＲＮｉＣｕ一７ｄ３２２２０２０一２２１４０８６耵ＧＥＲＨｉＣｕ一７—３．２２：帅２０一２２１３０８

圉Ｉ焊接次序示意图

３试验结果与分析

３．１拉伸试验结果

由于此复合板的焊接属于异种材料焊接的范畴，在复合板界面上，过渡层焊缝中，冶金相容性不好的化学元素之间的大量扩散会使该层机械性能产生较大变化。实验要求复合板焊接接头的抗拉强度（巩）应大于复合板母材抗拉强度的下限（ｄ日ｍ），即：

巩≥口№（Ｉ）Ｍ∞ｅ】４００，１６ＭｎＲ复合板抗拉强度下限的计算值为ａ。。＝５０５慨。本次实验中复合板焊接接头抗拉强度实验值叽＝６３０蛐＇ａ，满足公式（１）的要求。

３．２弯曲试验结果

由于目前国内没有Ⅶｍｅｌ加０，１６ＭｎＲ复合板的弯曲试验方法及弯曲角的标准，因此首先必须确定弯轴直径、支辊间距。参照ＧＢｌ５旷一ｌ螂《钢制压力容器》标准，取弯轴直径Ｄ＝３ｆ，支辊间距Ｌ＝５．２ｆ，其中￡为试样的厚度。

进行了三种弯曲实验：面弯、背弯及但９弯试验。弯曲时拉伸面为复层（Ｍ∞ｅ１４００）时为面弯试验；拉伸面为基层（１６弛恹）时为背弯试验；沿复合板侧面弯曲，复层、过渡层、基层处于拉伸面时?舢惦?为侧弯试验。试验结果如下：面弯角ａ，≥１２妒；背弯角钆＝１８咿；侧弯角ｏ。≥１０妒

面弯试验过程中，弯曲到１２０Ｐ时，复层表面未出现裂纹，但侧面过渡层焊缝边沿出现了长度为０．５ｍ裂纹，然而并未超过】．５ｍｍ的长度允许值。侧弯试验时，复层、过渡层、基层焊缝同时承受拉伸应力，在弯曲到１０妒时，上述三个区域并未出现裂纹。这说明，埘ｃｒ２６Ｎｊ２１过渡层的力学性能是良好的。

３．３焊缝化学成分菔金相

用电子显微镜对焊缝化学成分进行定性和定量分析（图２）。

从扫描曲线可以看出，在基层和过渡层的熔合线上．ｃｒ向基体１６陆皿其中扩散的程度很小；在过渡层内，ｃｒ的分布是基本均匀的，屁的扫描线在熔合线上的变化比较缓慢。过渡层内靠近熔合线的地方，Ｆｅ的含量要高于过渡层内Ｆｅ的平均含量，所以在焊接过程中，基层１锄ｍ中的Ｆｅ向过渡层内扩散的数量比较多。

在进行过渡层焊接时，由于Ｆｅ、ｃｒ、ｃｕ、Ｎｉ等元素的相互扩散，会使这一区域的化学成分与所使用的焊丝Ｈｌｃ正６Ｎｉ２ｌ化学成分相比产生较大的变化，表ｌ是这一区域化学成分定量分析结果，主要由Ｆｅ、ｏ、ｃｕ、Ｎｉ组成，名义成分为黜ｒ１７Ｎｉｌ４ｃＩ】３，其中ｏ、Ｎｉ含量的下降是被１６曲皿及复层Ｍ∞ｅ㈣中的Ｆｅ、Ｃｕ等元素稀释的

结果。

在进行复层焊接时，过渡层中的Ｆｅ、ｃｒ等元素又会向复层焊缝过渡，会对复层焊缝造成稀释，使复层焊缝的化学成分发生变化。在某些场台下，特别在强腐蚀介质中，这种成分的变化往往是很危险的，它会使耐蚀性下降。因此要尽量减少这种稀释的程度。在距复层焊缝表面２．“ｎ（复层厚度的８０弗）处，测定化学成分（表３）。

第１８卷增刊压力容器２００１．９

微照片。通过对三个区域的电子显微观察，未发现

显微裂纹等焊接缺陷。

图２焊缝础结果

ＦｅｃｒⅣｉ０１０

６ｌ６５１６．７８１４．２８２．８１２．《

ＡｌｓｉＴｉ№Ｍｏ

０．０２０．２８０．仍１．３８０．１９

ＦｅｏＮｉＣｕＯ

３．４９０，５５６２４５凹，４ｌ０．鸵

＾ｌｓｉｍＭｎＭｏ

０位０．９６１．５３３．叫０．０４

从扫描曲线的变化趋势及表３化学成分可以看出，复层焊缝与ＥＲＮ“ｃｕ一７的化学成分的标准允许值基本上是一致的。Ｆｅ元素并未大量扩散到复层焊缝中去，它对焊缝的稀释率为Ｏ。

图３—５是过渡层、复层及两者界面的电子显

４结论

（１）ＭＯＪ删１６地皿复合板焊接中，阳ｃｒ２６Ｎｉ２ｌ是一种焊接性能优良的过渡层焊材。

（２）复合板焊接接头的抗拉强度为∞嗍畹，面弯角ｑ≥ｌ甜，背弯角钆＝ｌ咿，侧弯角虬≥ｌＯ沪。焊缝综合力学性能优良。

（３）｝ⅡＱ２６Ｎｉ２１与１６№皿及‰ｍ１４００具有良好的冶金相容性，能有效降低基层金属元素对复层焊缝的稀释，复层焊缝的稀释率为０。

●敢文献

１．张文奇等．金属腐蚀手册．１９昕

２．ＡＭｊｃａｎｓｏｃｉｍｈＭ№１１８陆幽０ｋ吣胁０Ⅱ．Ⅷ．６．１９昭

?３４７?

过渡层焊丝对Monel400复合钢板焊接性能的影响

作者：艾建玲， 杨永福， 巨建辉， 张剑， 付维军， 王爱国

作者单位：艾建玲,杨永福,巨建辉,张剑,付维军(西北有色金属研究院)， 王爱国(宝鸡市质量技术监督局)

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下载时间：2011年3月9日