不锈钢碳钢复合板的焊接工艺及接头组织性能研究分析 机械制造专业VIP专享

不锈钢/碳钢复合板的焊接工艺及接头组织性能研究摘要金属复合板以其优良的综合性能被广泛地应用于石油化工、建筑、交通运输及日用品等许多领域中。但是由于其基层与覆层之间的化学成分及理化性能差异较大，在焊接过程中容易出现覆层焊缝被稀释、产生成分偏析或者出现其它焊接缺陷等，导致难以获得高质量的焊接接头。因此在工业生产中，为了减少焊接过程对焊缝金属的稀释作用，将基层与覆层分开焊接在之间添加过渡层焊缝。因此，对接头过渡层焊缝的工艺控制是顺利实现金属复合板焊接的关键所在， 以保证复合板接头的焊接质量，基于此，本文对 304L/SA516Gr70 奥氏体不锈钢复合板、405/Q245R 铁素体不锈钢复合板这两种不锈钢/碳钢复合板的焊接工艺及焊接性进行研究。针对不锈钢复合板的焊接特点，文中分别采用钨极氩弧焊（GTAW）和焊条电弧焊（SMAW） 两种焊接方法，并分别采用 Cr、Ni 元素含量较高的 ER309L 焊丝、ER316 焊丝、A302 焊条作为填充金属，选用 X 型和 X 型开槽两种坡口型式对不锈钢/碳钢复合板进行对接焊。通过对在不同工艺条件下所获接头进行力学性能测试、微观组织分析及耐蚀性能评价等，确定试验条件下的最佳焊接工艺及参数。力学性能测试结果表明，两种不锈钢/碳钢复合板接头的抗拉强度与其母材本身的抗拉强度相当，且均断在远离熔合线的母材处，完全能够满足实际工程结构对接头的强度要求。在304L/SA516Gr70 接头中，采用 X 型开槽坡口、SMAW 焊获得接头 A2 的抗拉强度最高；而在405/Q245R 接头中，采用 SMAW 焊获得接头 B2 的抗拉强度比 GTAW 焊获得接头 B1 的高。利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）及 X 射线衍射仪（XRD）对不锈钢/碳钢复合板接头的过渡层焊缝（WM）、覆层不锈钢与过渡层焊缝熔合区（WM-SS）及基层碳钢与过渡层焊缝熔合区（WM-CS）进行组织观察、成分分析及相结构分析。结果表明， 接头过渡层焊缝的微观组织均为铁素体分布在奥氏体基体上。在 WM-CS 界面处，两种不锈钢复合板接头均存在不同程度的碳迁移现象，其中 304L/SA516Gr70 接头在 WM-CS 界面处还存在一个宽度为 30~50μm 凝固过渡层。对该界面进行元素线扫描及能谱分析，发现 Cr、Ni 等合金元素浓度在该区域呈梯度分布，但是并未发现合金元素偏聚现象及有害相析出。采用化学浸泡法及电化学测试方法评价接头过渡层焊缝的耐点蚀性能，结果表明，对于304L/SA516Gr70 接头，采用 ER316L...