不锈钢单面焊接头性能及背面保护机理的研究

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1、摘要目前我国是世界不锈钢第一消费大国，预计到2007年中国不锈钢表观消费量将达到500万吨，相当于目前整个欧洲的消费量“3。随着中国不锈钢事业的蓬勃发展和不锈钢用量的迅猛增加，不锈钢的焊接量会越来越大，不锈钢的高效焊接将成为必然发展趋势。因此，研究不锈钢高效焊接新技术具有重要意义。本文对不锈钢用高效连接材料及工艺的接头性能及背面保护机理进行了较为全面、系统的研究：(1)研制了一种埋弧焊用GDMA308金属芯焊丝，用于OCrlSNi9不锈钢的焊接。研究结果表明，该焊丝脱渣性优良，克服了HOCr21Nil0实芯焊丝配合焊剂260产生“黑皮”的现象；热输入小，焊接速度比实芯焊丝的快，有

2、利于防止不锈钢焊接时奥氏体晶粒的长大。(2)对研制的埋弧焊用GDMA308金属芯焊丝配合陶瓷衬垫进行了单面焊双面成形的试验研究。结果表明，焊接电流、焊接电压、焊接速度是影响单面焊的主要因素：虽然陶瓷衬垫和焊剂的部分化学成份进入了焊缝，但对焊接接头性能影响不大。对CO。气保护药芯焊丝GDQA308L配合陶瓷衬垫单面焊双面成形进行了试验。结果表明，其单面焊的影响因素比埋弧焊的简单。陶瓷衬垫单面焊双面成形技术可解决中厚度不锈钢板背面需要清根的问题，大大提高生产了效率。(3)对不锈钢背面不充氩TIG用GDQA308L--T一1、GDQA308L—T一2打底焊棒及GDQA3[6L--T药芯

3、焊丝进行了工艺评定，结果表明：焊缝背面保护良好，无氧化现象，可免去背面充氩的准备工作，简化生产工艺，提高生产效率。(4)在国内首次采用ER308L—si和ER316L-Si实芯焊丝配合氩一氦一二氧化碳(Ar+He+CO：)多元混合气体进行了背面不充氩单面焊双面成形工艺的研究。从氦气的电弧物理、实芯焊丝中的合金元素对焊缝背面保护机理的影响进行了研究。结果表明，混合气体中氮气的比例大于45％时，焊接接头性能符合相应的国家标准。混台气体中加入氦气可以提高焊接电弧的热输入，增加熔北尿】业九掌]。学坝：E学位论文深，实际焊接时，必须以较快的速度进行焊接，从而有利于减少高温停留时间，防止空气

4、中氧、氮的侵入；用ANSYS有限元模拟温度场的结果表明，氦的比例占混合气体的60％B,-t，熔池表面的温度比纯氩的高136。C。证实了氦气提高熔池温度，有助于硅在熔池表面的聚集，从而有利于防止背面焊缝氧化的结果。关键词埋弧焊；金属芯焊丝；陶瓷衬垫；混合气体：电弧物理摘要AbstractChinaiSthelargestconsurflerofstainlesssteelsintheworldatpresent．ItISpredictedthatstainlesssteelsapparentconsumptionwillreach5milliontonsin2007，whichis

5、equaltothetotalamountofthatofentireEurope．Withthevigorousdevelopmentandthedrasticallyincreasingconsumptionofstainlesssteelsinourcountry，moreandmorestainlesssteelswillhavetobeweldedandhighefficientweldingwillbecomeallinevitabledevelopmentaltrend．Asaresult，itisimportanttoresearchthetechnologyof

6、high—efficientstainlesssteelswelding．Studyonweldingjointspropertiesofhi曲efficiencyweldingmaterialandprotectionmechanismofbackweldofstainlesssteelwascarriedoutsystematicallyandcomprehensivelyinthispaper：(1)AmetalcoredwireGDMA308forsubmergedarcweldingwasdeveloped，whichcouldbeusedforwelding0Crl8

7、Ni9stainlesssteel．ExperimentalresultsshowthatitsdetachabilityiSexcellent．andtheweldhasnot血ephenomenonof“blackskins’’；comparedwithsolidwireHOCr21Ni20，itsweldingspeedcarlbeincreasedinthesarrleweldingconditions，whichisfavorableforpreventingtheau