双相不锈钢药芯焊丝在核电领域的应用前景

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1、双相不锈钢药芯焊丝在核电领域的应用前景李添祺张莹莹高磊刘建美辽宁石油化工大学机械工程学院摘要：核电用双相钢焊接接尖要求具有较好的力学性能和耐腐蚀性能，针对设计较为复杂及环境较为特殊的结构件，采用一般的焊接技术效率低，且焊接质量较难保证，药芯焊丝焊接技术在这方面具有优势。本文综述了双相钢药芯焊丝焊接的特点，尤其是在水下焊接、焊接接头性能等方面的优异表现进行了介绍，对其在核电应用的前景进行了阐述。关键词：核电;双相钢;药芯焊丝;收稿日期：2017-06-08Received：2017-06-080引言双相不锈钢含有铁素体和

2、奥氏体两相组织，且两相中含量较小的一相所占比例一般也不低于30%£11，也简称作u+丫双相不锈钢。相比于奥氏体不锈钢，双相不锈钢克服了焊接热裂倾向大的缺点，并且提高了耐晶间腐蚀、耐氯离子的应力腐蚀和耐腐蚀疲劳等性能m。相比于铁素体不锈钢，双相不锈钢的脆性转变温度低，焊接性能、耐点蚀性能、耐晶间腐蚀等均有所提高，而且它保留了铁素体不锈钢的线膨胀系数小、热导率高和不需要焊前预热及焊后热处理的特点m。正因为双相不锈钢的许多性能优异，所以它在石油化工、海洋工程、核电等领域得到了广泛的应用。目前，我国正面临着各产业的转型升级以及

3、科学技术蓬勃发展，先进合理的焊接工艺和技术是减少材料损耗、提高人工效率和提高焊接接失质量的有效途径，所以药芯焊丝焊接技术具有广阔的发展前景。为此，本文对双相不锈钢使用药芯焊丝焊接在核电领域的应用前景进行了展望。1药芯焊丝焊接原理和优点1.1药芯焊丝焊接原理药芯焊丝是在薄的金属壳内部填充药粉的焊丝。根据内部药粉成分不同，药芯焊丝可以分为气体保护药芯焊丝和自保护药芯焊丝。气体保护药芯焊丝焊接时，焊丝和工件之间的电弧熔化了焊丝和母材，焊丝、母材和保护气体之间产生冶金作用，形成焊缝金属和焊渣，由于焊渣较熔融金属轻，所以上浮于表

4、面U1，如图u所示。自保护药芯焊丝焊接时，焊药在高温作用下产生化学反应，形成气体和熔渣，对焊缝金属起到保护作用［5］，如图lb所示。导电嘴1V、•(a)气保护药芯焊丝(h)图1药芯焊丝焊接原理下载原图1.2药芯焊丝焊接优点1.2.1气保护药芯焊丝焊接优点(1)焊接工艺适应性强焊接操作工艺良好，可实现全位置焊接，电弧稳定，熔池成形易于控制［6］。(1)熔敷率高药芯焊丝焊接时电流通过焊丝金属外壳，比相同直径的实心焊丝电阻热大，熔化速度明显提高，因而熔敷率高m。(2)熔深大由于药芯焊丝中的焊药存在稳弧剂，故它可以使电弧集中

5、，并且电弧稳定，所以它比实心焊丝穿透力强，比实心焊丝熔深大［8］。(3)焊缝质量好由于气保护药芯焊丝焊接时，既有焊渣保护，又有气体保护，所以对熔池金属的保护效果好，焊接缺陷少m。另外，由于它的热输入调节范围大，故焊接高强度钢时焊缝和母材熔合比较好，焊缝强度大。(4)飞溅率低C02气体保护焊釆用气渣联合保护，电弧稳定，在相同参数条件下，药芯焊丝的飞溅率比实心焊丝的小IM，图2为焊接电流与飞溅量之间的关系，从图2屮可以看出，药芯焊丝的飞溅率几乎不受焊接电流影响，约为实心焊丝的1/3。rup?s)/CQffl霞K实心焊丝2-

6、I!.药芯焊丝■■250275300325焊接电流//A(1)成分易调节药芯焊丝钢带卷入的药粉可加入各种合金，制作成各种类型的药芯焊丝，使熔敷金属能最大程度地满足力学性能及工艺性能的要求mi，可更大范围地代替手工焊和实心焊丝气保护焊及埋弧焊。(2)经济效益高m药芯焊丝虽成本比焊条和实心焊丝高，但其综合成本低，生产率高。焊条电弧焊时，每根焊条需丢弃20~30mm的焊条尖，且焊条的药皮自身质量约占焊条总自身质量的30%~35%，药芯焊丝中药芯的自身质量仅占15%左右，所以药芯焊丝利用率更高。药芯焊丝的熔敷率高，焊接相同长度

7、及相同板厚的焊缝比焊条电弧焊的用吋短，所以消耗的电能少。另外，由于药芯焊丝焊接熔深大，所以焊接时可以采用小角度坡门，进一步减少了母材和焊材的浪费［13］。1.2.2自保护药芯焊丝焊接优点自保护药芯焊丝含有以上气保护药芯焊丝的优点，除此之外，它还有下列优点：(1)不需要外加保护气体自保护药芯焊丝焊接吋，药芯中的造气剂在电弧高温作用下分解出大量气体对熔融金属进行保护，可在风速为8m/s的施工现场使用［15］，并能保证焊缝具有良好的力学性能。(2)焊接操作步骤简单在进行自保护药芯焊丝焊接时，无需供气阀门开关、预送气、气体流量

8、调节和延迟断气等操作步骤，焊工可集中注意力正确操作焊枪，控制焊接熔池，所以焊缝质量更能得到保证。(3)经济性更好由于自保护药芯焊丝电弧焊焊枪端部尺寸小，所以能够选用更小的坡口角度和根部间隙，焊缝截面积可进一步减小。相比于气体保护药芯焊丝电弧焊，可节省更多的填充焊丝、人工成本以及能源消耗。无渣自保护药芯焊丝堆焊每吨所消耗电能为47.