OCr13Ni5Mo马氏体不锈钢He/He+CO2双层气流保护TIG焊工艺研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 秦名朋 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陆善平 |
| 关键词 | 马氏体不锈钢 TIG焊 氧含量 表面张力对流 焊缝形貌 martensitic stainless steel TIG welding oxygen content surface tension convection weld shape |
| 学位专业 | 材料工程 |
| 中文摘要 | "0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢具有良好的强度、韧性、抗腐蚀性能和焊接性，广泛应用于水轮机转轮、阀体、泵壳、叶轮、电站压力管道、海洋石油和天然气平台以及石化工业上。传统TIG焊工艺焊缝质量好，是0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢最常用的焊接方法之一。然而，传统TIG焊工艺焊缝熔深浅、焊接效率低。为了解决这个问题，人们先后提出了A-TIG焊和混合气体保护TIG焊工艺。 但A-TIG焊工艺对活性剂的涂覆量很敏感，焊缝表面容易堆集熔渣，而混合气体保护TIG焊工艺添加活性气体O2或CO2会产生电极氧化烧损的问题。本文以0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢为母材，系统开展了内层为He，外层为He+CO2的He/He+CO2双层气流保护TIG焊工艺研究。该工艺将传统TIG焊焊枪由单层结构改造为双层结构，焊枪内层通纯惰性气体避免电极与外层活性气体直接接触而氧化烧损，焊枪外层添加活性气体向熔池溶解活性元素氧提高焊缝熔深和焊接效率。本文主要研究内容和结论如下： 1. 研究了He/He+CO2双层气流保护TIG焊工艺可行性，分析了CO2增加焊缝熔深的机制。结果表明，双层气流保护TIG焊工艺有效解决了混合气体保护TIG焊工艺电极氧化烧损和传统TIG焊工艺焊缝熔深浅、焊缝效率低的问题。熔池表面张力对流模式的改变是焊缝形貌演变的主要机制。氧是液态铁基合金表面活性元素，在外层保护气中添加CO2可以有效调节熔池氧含量。当熔池氧含量较低时，表面张力温度系数?σ/?T＜0，表面张力引导的对流方向是从熔池中心到熔池周边，有利于熔池阳极斑点热从熔池中心向熔池周边传递，降低焊缝熔深和焊缝深宽比；当熔池氧含量较高时，表面张力温度系数?σ/?T＞0，表面张力引导的对流方向是从熔池周边到熔池中心，有利于熔池阳极斑点热从熔池中心向熔池底部传递，提高焊缝熔深和焊缝深宽比。 2. 研究了焊接工艺参数对焊接电弧、焊缝氧含量和焊缝形貌的影响，确定了熔池表面张力对流由外对流改变为内对流时的临界氧含量。结果表明，改变焊接工艺参数可以有效调节熔池氧含量，进而控制熔池表面张力对流和焊缝形貌；选择合适的焊接工艺参数可以使单道焊焊缝熔深达6～12mm，焊缝深宽比达0.6～1.0，焊接效率为传统TIG焊工艺的2～4倍；熔池表面张力对流由外对流改变为内对流时的临界氧含量在80～120ppm范围。 3. 研究了0Cr13Ni5Mo马氏体不锈钢焊接接头在回火前后的组织和性能。结果表明，焊后焊缝组织为马氏体+少量δ铁素体，不同形态的δ铁素体分布在原奥氏体晶界。焊后在590℃回火可改善焊缝的冲击性能。双层气流保护TIG焊工艺在获得高效率焊接的同时可以获得比MAG焊工艺更好的焊缝冲击性能。双层气流保护TIG焊焊缝碳含量和氧含量都较低，焊缝缺陷少，焊缝冲击功高；MAG焊不仅焊缝碳含量和氧含量都较高，而且焊缝中有较多的夹渣和气孔缺陷，焊缝冲击功低。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64550]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 秦名朋. OCr13Ni5Mo马氏体不锈钢He/He+CO2双层气流保护TIG焊工艺研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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