980钢超窄间隙熔化极气体保护焊研究[1]

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图!
弯曲试验是在环境温度 " 6 下完成， 弯心直径 弯曲角度! 71-/8 时， 面弯和背弯试件的拉伸 !7""， 面均未见 任 何 裂 纹 9 见 图 2: ， 表 明 焊 接接头的塑性
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#"$ 钢母材的微观组织 %)284/6872678- 45 /6--0 #"$
和 (*!+,,2.122" ， 对 2-/ 钢超窄间隙 &’( 焊接头 的力学性能进行了评定。 拉伸试验表明， 焊接接头的 平均抗拉强度为 20/ &34。 所有试件的断裂位置都是 在远离焊缝的母材部分， 如图 - 所示， 而且距焊接 熔合线的平均距离达到了 ," 55。 这说明焊缝区的 抗拉强度要高于母材。
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研究与设计
张富巨等： 2-/ 钢超窄间隙熔化极气体保护焊研究
第$期
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氏体晶粒也极细。 过 热区组织如图 % 所示， 它以上贝氏体组织为主， 有 少量粒状贝氏体； 该照片中隐约可见奥氏体晶界， 与母材组织相比， 奥氏体晶粒并没有明显长大。 对传 统技术而言， 焊接热循环对该区的微观组织影响 最大， 尤 以晶粒粗化最为突出。 但在超窄间隙 &’( 焊条件下， 由于采用的焊接线能量较低， 冷却速度 高， 过热区在奥氏体化温度以上的停留时间很短， 所以奥氏体晶粒长大倾向受到强烈抑制， 从而导致 了本工艺条件下的过热区粗晶脆化倾向低。 图)是 焊缝金属的显微组织， 以互相交错的针状铁素体细 针组织为主。
第
13 卷 第 5 期 )##3 年 5 月
电焊机
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678/13 97/5 *:; )##3
!"# 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#4 20/武汉大学 焊接研究所， )/武昌造船厂，
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图 A #"$ 钢过热区组织 %)284/6872678- 45 4B-8:@-96-< ?4.-
图C
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#"$ 钢焊缝金属组织 %)284/6872678- 45 ;-0< 3-690
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图D
焊接接头的力学性能
根 据 国 家 标 准 (*!+,,-.,//, ， (*!+,0,.1222
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。
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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。
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・ 50 ・
研究与设计
电焊机
第 6/ 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 M*3*=-5-3 47 @A9&9#?$ .408151406 焊道 极性 焊接电流 电压 焊接速度 干伸长 气体流量 ・ ・ $!< %!4 &!77 I). ’!77 (!J 7CD).
!
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=-53F 47 @A9&9#?$ 234.-66
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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
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(#&