焊接参数对不锈钢手弧焊接焊缝中铁素体含量的影响

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1、焊接参数对不锈钢手弧焊接焊缝中铁素体含量的影响焊接参数对不锈钢手弧焊接焊缝中铁素体含量的影响王士山、边境、徐维英、崔晓东摘 要：大量的文献及资料均证明焊接参数对不锈钢焊缝铁素体含量是有很大影响的，本文通过列举试验数据，找出了不锈钢手工电焊条焊接时的不同工艺参数与焊后未经稀释的熔敷金属中的铁素体含量之间的关系及其影响规律。关键词：不锈钢手工电弧焊焊接参数熔敷金属铁素体含量一．引言众所周知，一定量的铁素体能够增强不锈钢焊缝金属的抗热裂纹性能，且铁素体可以提高焊缝的强度。但是，在某些介质中，铁素体可能对耐腐蚀性能起有害作用，通常也认为对低温工况下的韧性是有害的，并且在高温工况下也是有害的，因为它会

2、转变为脆性的σ相。因此，研究影响铁素体含量的因素，以及如何在实际生产中控制铁素体的含量变得十分重要。近年来，我公司E309L-16和E347L-16焊条在加氢反应器的焊接工程中用量越来越大，该种焊接工程对焊接复堆层表面的铁素体含量要求比较严格。但是，通过直接和间接对焊接现场的了解得知，各个厂家甚至同一厂家的不同焊工之间，对焊接工艺参数的控制不尽相同。为了能够更好的给加氢反应器的焊接工程供货，我们必须在保证产品质量的同时，更多的了解和掌握各种焊接工艺参数对最终焊接表面的铁素体含量的不同影响。只有这样我们才能够在给各个厂家提供焊材的同时提供更加有力的技术支持。同时，在其他的焊接领域和焊接工程中，

3、铁素体含量对焊缝质量和整个焊接结构的影响也是有目共睹且不容忽视的，为了能够彻底弄清焊接工艺参数以及冷却方式对焊缝中铁素体含量的影响规律，我们做了如下的试验。二．试验1．试验目的此次试验意在找出焊接工艺、焊接参数对最终熔敷金属中铁素体含量的影响规律，主要有以下几个大类：1.不同的焊接电流对铁素体含量的影响。2.不同的焊接电压对铁素体含量的影响。3.不同的冷却方式及道间温度对铁素体含量的影响规律。2．试验准备此次手工电弧焊试验，使用公司现有的松下WP300型直流电焊机，进行E347L-16、E309-16和E308-16三种典型焊条的焊接试验，试验所用铁素体测定仪为德国产MP30型。试验要求对比

4、不同焊接电流、电压、冷却方式等工艺条件对焊条未经稀释熔敷金属中铁素体含量的影响规律。3．试验方法1）所有焊接试验均采用304板做焊接试验底板；2）为增强对比性，所有焊条均采用Φ4.0规格，以140A电流作为基准电流，以短电弧焊接状态下的电压作为基准电压，以焊后直接水冷作为基准冷却方式；3）堆焊面宽度≥15mm，高度≥15mm，长度≥50mm；4）堆焊表面进行机械加工时，加工方向与焊接方向垂直。5）测量堆焊层表面铁素体含量时，应测量焊缝中心线的中段，取不少于10个有效数值的平均值。4．试验过程及分析1）不同焊接电流对铁素体含量的影响。焊接电流是焊接过程中的一个重要参数，是影响焊接效率、焊接工艺

5、、焊接效果的主要因素之一。因此，此次试验先从焊接电流入手，采用140A和180A两种不同的焊接电流进行铁素体含量试验，具体的试验数据如下表1~3所示。表1：E347L-16焊条使用不同焊接电流的铁素体含量（%）对比焊接电流焊接电压降温方法铁素体140A　约22V水冷12.5180A约23V水冷11.2表2：E309-16焊条使用不同焊接电流的铁素体含量（%）对比焊接电流焊接电压降温方法铁素体140A　约21V水冷16.1180A约22V水冷14.2表3：E308-16焊条使用不同焊接电流的铁素体含量（%）对比焊接电流焊接电压降温方法铁素体140A　约21V水冷6.9180A约22V水冷5.9

6、　　由以上三组试验数据可以看出，180A电流焊接时熔敷金属中铁素体含量略低于140A电流焊接所测得的结果。我们认为，其原因主要是由于大电流焊接时的热输入量要明显大于小电流焊接时的热输入量，由此造成了焊接过程中熔池温度的大幅提升，温度的提升直接造成了焊缝成分的烧损，由表4中数据可以看出，强铁素体元素Cr的烧损量最为突出，也正是这一因素造成了以上的试验结果。用熔敷金属化学成分计算Creq、Nieq后查德龙图得出的铁素体数（见表4）虽然与用磁针法测得的铁素体含量有一定的差别，但其变化规律是一致的，这进一步证实了我们试验结果的正确性。（增大电流后对焊接电压的微小影响也是产生铁素体变化的因素之一，这一

7、机理详见后文描述。）表4：熔敷金属化学成分（%）产品名称焊接电流CMnSiCrNiNFNE347L-16140A0.0351.250.4019.969.330.04411.4180A0.0361.260.3919.789.320.04610.3E309-16140A0.0701.650.5524.3612.790.03915.9180A0.0701.660.5324.0512.770.04214.2E308-