探究焊接工艺对不锈钢堆焊层性能的影响

陈晓明

新疆煤炭技师学院 新疆哈密 839000

本文以焊 E309L+E347L奥氏体不锈钢堆焊进行分析，E309L作为母材能够与E347L堆焊过渡层材料，这样能够提升材料与堆焊层之间的韧性，避免熔合区域产生较多马氏体或产生增碳现象。表层铁素体数FN需要控制在3至10范围内，通过适量铁素体能够有效降低堆焊层热裂纹的产生。如果铁素体实际含量较低，热裂纹致裂元素会产生热裂纹，并且铁素体本身膨胀系数低于奥氏体，在高温形态下奥氏体钢焊缝金属内塑性变形要高于铁素体钢焊缝金属，使得低熔点液相薄膜不会产生热裂纹。如果FN＜10是因为堆焊层需要消除应力退火热处理，当热处理温度低于600℃时，堆焊层铁素体含量没有发生任何变化，经过高温之后，部分铁素体会在温度影响下 脆化相。

一、焊接工艺试验分析

在试验操作过程中制备焊条电弧焊以及气体保护焊试板，对试板规格与材质进行控制，并选取过渡层焊条、药芯焊丝等。在容器内壁双层堆焊技术条件下需要对其厚度值进行控制，其中表层基本厚度不能低于3mm。在本文基本试验中焊条电弧焊需要在试板上进行堆焊三层，其中表层堆焊与过渡层堆焊次数在2次与1次。焊条电弧焊和 CO2气体保护焊对层温需要进行控制，其次还可以通过大热输入量，对层温进行控制。不同焊接工艺方法以及焊接工艺参数值从表中可以看出，在A组试验中需要对焊接层间温度进行控制，保持在15至150摄氏度[1]。

二、试验基本结果及分析

（一）堆焊厚度

在焊接之后需要对试板开展无损检测，通过具体检测结果可知均为合格。在技术条件要求下，正常堆焊厚度需要控制在3mm+3.5mm，应用超探方法对堆焊层厚度进行测定，测定过程中可以在试板表面多个位置布设位测点。

从获取的实验数据中可知，当实际焊接热输入量值较大时，其中焊接电流量较大，堆焊层基本熔深会不断扩大，其中不锈钢材质的堆焊层表面会发蓝。从具体测量中可知堆焊层实际厚度能够满足技术要求规定的具体数值，所以说明实验的堆焊层数以及实际焊接速度能够符合技术要求[2]。

（二）堆焊层化学成分

堆焊层在具体试验过程中会产生不同的化学成分，对化学成分进行取样的基本步骤是先将表面刨去2.5mm，然后距表面2.5至3mm位置进行取样，能够获取相应的化学成分。可以通过光谱分析仪对基本元素进行测量，能够获取C、Mn、P、Si、S都在标准化指标范围内。通过不同试验能够获取不同成分，将成分控制在合理范围内。确保其各项数值都能在标准的范围内。焊条电弧焊试验组中各项化学成分都在合格范围之内，从获取试验结果中可以看出有部分元素含量降低，比如Ni、Cr元素低于规定值，Ni元素含量较低、CO2气体保护焊中的Cr、Ni元素含量较低。主要是由于不同实验组在具体焊接过程中产生的热输入量值较大，导致焊接中熔池稳定不断提升，对部分元素进行损坏。

（三）硬度分析

对堆焊试件过渡层、表层以及母材硬度进行分析，可以确定取点位置以及测量数值。需要保障焊条电弧焊以及气体保护焊过渡层和表层的硬度值都在合理的范围内。硬度和过渡层硬度超出合理范围的主要原因是由于在实际焊接过程中产生的电流值较大，层间温度不断升高对对焊层原有的稀释作用产生了影响，这样会不断降低焊缝中各类元素基本含量，增加不锈钢焊缝基本含碳量，导致过渡层硬度较大。

（四）铁素体数

在焊接状态下需要对对焊层基本化学成分进行分析，对堆焊层铁素体值进行测算。在基本焊态下，需要通过标准的测定方法应用铁素体仪进行测量，能够获取相应的铁素体。焊条电弧焊以及气体保护焊中铁素体能够满足标准化技术要求。不同方法获取的铁素体基本含量存在较大差异，但是具有相同的变化规律，从两个实验数据中能够明确得出，高层温堆焊金属中铁素体含量低于正常焊接铁素体含量。主要是由于焊接过程中焊接电压、电流、温度对铁素体含量影响较大，如果实际焊接电流较大，铁素体含量会不断降低。电弧较长以及焊丝伸长度较长会导致焊缝金属氮元素含量升高，致使铁素体含量降低。

综合上述，选取焊条电弧焊以及CO2气体保护焊的焊接方式，通过选取不同热输入量以及层间温度能够得出不同结论。两种焊接方式通过选取小热输入量，对层间温度进行控制时，堆焊层各项性能能够满足技术要求，对堆焊温度进行合理控制。不同焊接方式对应热输入量和层间温度过高，堆焊层性能不能适应各项规范性要求，堆焊层中各类主要元素含量较低，硬度合铁素体含量下降。