浅析多层多道焊

2011-02-14文清平

装备制造技术 2011年11期

文清平，吴智

(四川信息职业技术学院，四川广元 628017)

随着世界制造中心向中国迁移，中国在制造领域发挥着越来越重要的作用，焊接作为制造领域最重要的制造手段之一，也在发挥着越来越重要的作用。随着制造装备的发展，传统的单道焊或者单道多层焊已经不能满足生产的需要，为此在厚板焊接中，大量采用多层多道焊。

1 原理

1.1 焊接热循环调整

实施多层多道焊时，因焊缝截面不受限制，能在较大范围内调整热输入和焊接速度，因此对焊接热循环的调整较大。

对于不易淬火钢，可降低过热区高温停留时间，防止晶粒粗大，减少魏氏体组织，此外多层多道焊后，焊道对前一焊道和热影响区进行再加热。在AC 3以上再加热区，发生正火那样的组织转变，形成细小等轴晶，细化晶粒。在此温度范围的焊缝柱状晶消失，塑性和韧性得到改善。

对于易淬火钢，在回火温度加热区，使淬硬组织软化，塑性和韧性得到改善。同时通过调节多层多道焊热输入和冷却时间，改变焊接顺序，达到控制结构变形和应力。

1.2 焊缝结晶的调整

焊缝结晶通常是从熔合线上未熔化晶粒开始结晶，沿着与散热相反方向长大，形成柱状晶，因此焊缝中心线附近往往后结晶，由于焊缝化学成分的偏析，造成凝固温度高的金属先结晶，凝固温度低的金属后结晶，在结晶处存在低熔点的共晶杂质，造成宏观偏析产生热裂纹、夹杂、气孔。

多层多道焊由于将单道分为数道，结晶时焊缝杂质元素偏析分散，不会集中与焊缝中心线上，可避免产生焊缝中心线热裂纹。

1.3 提高生产效率控制融合比

在异质钢的焊接中，多层多道焊通过调整焊缝宽度及热输入，对焊接性差的一侧母材，采用小焊接能量，不摆动焊接过渡层；在焊接性较好的一侧，采用较大线能量，既能控制熔合比，又能提高生产效率。

2 分类及应用

多层多道焊在实际生产中，根据不同情况可分为：

（1）长段多层多道焊。所谓的长段多层多道焊，就是每道焊缝长度较长，并在1 m以上，因此在下一道焊缝焊接前，前层焊缝已冷却到较低温度，并可以根据结构受热情况，调整焊接顺序，有效控制焊接变形。

（2）短段多层多道焊。所谓的短段多层多道焊，就是分段逐层焊接，每段焊道长度较短，仅为50～500 mm。采用短段多层多道焊时，可获取窄热循环曲线，使得奥氏体转变温度AC 3以上停留时间短，避免奥氏体晶粒粗化。同时由于采用短段多层焊接，当焊缝冷却到马氏体转变温度时，再立刻焊接第二层，这样第一层焊缝及热影响区金属受到第二层焊缝焊接时热的作用，温度有所上升，减慢了冷却速度，可有效避免淬硬组织出现。

短段多道多层焊，可以解决高温停留时间与冷却速度难以同时降低的矛盾。这种热循环调节，十分适用于焊后晶粒容易长大且容易淬火的钢种。应用短段多层焊，主要是合理确定每段焊缝的长度，如果焊道过长，则前一焊缝已冷却至马氏体转变温度以下，并产生马氏体组织，可能产生裂纹；若焊道过短，则会是焊缝及热影响区在高温停留时间过长，造成晶粒粗化。