珠光体钢与奥氏体不锈钢的焊接工艺分析及应用

袁敬芳 袁新恩 马纪学

中车四方车辆有限公司 山东青岛 266111

1 异种钢焊接工艺特点

Q235-A合金被不含铬、镍和其他1CR18TI钢铁的合金冲淡，在焊接过程中熔化了冶金池。组织者的融合是不均匀的，脆弱的马丁组织者的融合是不同的，压力是不同的，可能会导致缝合线的金属断裂。

焊接剩余电压为1.2Q235-A，恒定温度为1R1818NI9TI的1.5倍，而导热强度较低。当两个金属材料焊接冷却后，其余的减轻疼痛剧烈，除了局部加热和冷却不均匀，导致焊接残余应力的显著差异，因为在这两种金属材料线膨胀系数大，热传导速度，导致出现的焊接残余应力的加工用普通的方法很难避免的温暖。如果焊接在温度、压力或潮湿环境中起作用，焊接就会出现疲劳性骨折或腐蚀性骨折[1]。

水泥后的碳含量比1CR18NI9TI钢高1.3Q235-A。在焊接冶金过程中，元素的浓度是平衡的，因为铬与碳的关系比铁和碳的关系更大，因此Q235-A钢的碳必须转化为1CR18NI9TI钢。在熔化过程中，焊接金属Q235-A与焊接金属形成低强度脱碳层，在熔化过程中，Q235-A形成固体和固体碳化物铬合金。

2 焊接工艺试验

采用平板对接焊，试件规格为300×500mm，δ=12mm，双边V形坡口α=35°，三场均3.2毫米的直径平均为电极、焊前喉咙表面убр规模20锈油、水两岸表面的杂质，不锈钢板覆盖白垩20，防止焊接飞溅。综览电极150°c干燥后1H，不同的电极管中不同类型的电极柔软。选择一个熟练的焊工使用逆向焊接w-400/手持ARgon焊接的弧焊，并使用实验电焊接技术来控制熔化速度。在实验板前面煮了三层，在实验板的背面煮了一层，在角磨磨到根部之后。科恩将在第2段第3mm中清除控制深度，保证焊接性能。使用HY-302A接触式温度计将焊接层的温度控制在60°c以下，焊接后冷却测试板并通过外观检查。开裂测试根据NB47013.1-2015“压力设备的无损检测”标准进行，焊缝无缺陷。

3 焊接接头的组织及性能分析

从珠光体碳素钢Q235-A与奥氏体不锈钢1CR18NI9TI两种材料组焊成的焊接接头机械性 能、金相组织和珠光体碳素钢侧熔合区附近测试的硬度值分布图中看出，三种型号的不锈钢焊条施焊成的焊接接头，在Q235-A钢侧的熔合区，都呈现出一种组织与化学不均匀特性的过渡区。由于Q235-A钢与1CR18NI9TI钢之间存在着碳的活度差，在焊接电弧热作用下，Q235-A钢靠近熔合线侧出现碳减少，而超过熔合线至焊缝侧出现碳增加，出现碳迁移现象，产生化学成分不均匀，导致凝固后的过渡层形成部分硬且脆的碳化物组织。因此，在熔合区硬度值中，三种焊条施焊成的焊接接头在珠光体碳素钢Q235-A侧的熔合线附近，都出现一种低谷值突变为高峰值的硬度值曲线，其宽度范围约0.10-0.20mm，过了熔合线0.5mm后，硬度值都变化不大，这种过渡层导致异种钢焊接接头中熔合区的脆性倾向增强[2]。

这类异种钢焊接接头拉伸试样，其断口均在珠光体侧，其抗拉强度值与珠光体碳素钢Q235-A母材的抗拉强度值相似，并稍有减少。弯曲试验的开裂位置均在珠光体碳素钢侧的熔合区，这表明在此区域出现强度较低的脱碳层和较脆的增碳层，使强度下降和塑性变差，并表明随焊条的含碳量降低，其焊缝金属的常温抗拉强度值越低和弯曲性能越差。三种型号不锈钢焊条中，A132焊条施焊的焊接接头很明显。从中可以看出，凝固过渡层分布宽度和硬度值，都随着焊条中 含镍量的增加而减少。

因此，对于这样的异种钢焊接接头，均存在较明显的凝固过渡层，与珠光体碳素钢侧的熔合区是最薄弱环节。为了降低珠光体钢对焊缝金属合金元素的稀释，控制珠光体钢侧熔合区中碳迁移，改善焊接接头应力分布，增强焊接接头的塑性，获得优质焊缝金属的金相组织，使硬度值控制在HV0.05＜300以下，相应选配的焊条只有A302适宜。

4 应用实例

1998年8月某石化公司在修复制硫装置冷-1固定管板换热器中，换热管与管板的组合焊缝焊接采用A302焊条施焊，焊后焊缝表面经PT检测，I级合格。在含SO2、H2S等腐蚀介质的过程气中使用至今，效果良好。1999年2月，某石化公司重整装置余热锅炉汽包一入口管线更换，其与汽包锅筒的组合焊缝焊接采用A302焊条施焊，焊后焊缝表面经PT检测，I级合格。在一定的热应变力和结构应变力作用下使用 至今，效果良好[3]。

5 结语

根据工艺试验及对焊接接头金相组织、机械性能分析，针对1CR18NI9TI钢与Q235-A钢异种钢焊接特点，在焊接工艺方面应控制以下几方面：①适当加大焊件坡口角度，α大约在75°-80°左右，便于降低熔合比，降低珠光体钢母材对焊缝 金属的稀释，便于获得优质的焊缝金相组织；②在焊接熔池凝固结晶时加快冷却速度，能够避免奥氏体晶粒严重粗化。存在粗大晶粒，会增加应力腐蚀开裂的倾向；③适度增加焊接线能量或施焊前预热温度，延长熔池在液态下持续存在的时间，有利于熔敷金属与母材金属在液态下充分搅拌融合，便于降低接头区的硬度，也有利于降低应力开裂倾向；④适度提高焊接材料中稳定奥氏体元素铬含量，有利于减少马氏体组织，可以降低马氏体组织脆化的有害作用；⑤提高焊接材料中镍元素的含量，以期利用镍的石墨化作用阻挡形成碳化物，缩小碳扩散层，减小脆性组织的有害作用；⑥选用与珠光体钢膨胀系数相近且塑性好的焊接材料，使焊接残余应力集中在塑性变形能力较强的焊缝和奥氏体钢侧；⑦采用小直径焊条、小电流、快速长电弧焊操作等措施，可获得较好的焊接接头组织及性能。