几种组分对自保护药芯焊丝工艺性能和熔敷金属韧性的影响

摘要

该文研究了Zr、稀土、LiF、Al等几种组元对自保护药芯焊丝工艺性能及熔敷金属韧性的影响。 试验结果表明： (1)药芯中添加适量的CeO2、Zr及LiF能改善自保护药芯焊丝的焊接过程稳定性，稀土-镍、混合稀土稳定电弧的作用不如CeO2。 (2)药芯中适量CeO2和Zr的添加，有利于熔渣成形和覆盖性能的改善。 (3)CeO2对脱渣性的影响不明显，而Zr的影响较显著，当药芯中Zr含量超过1％后会使脱渣性显著恶化。 (4)药芯中加入适量的Zr能显著提高熔敷金属的低温韧性，随着熔敷金属中Al含量的增加，熔敷金属的低温韧性显著降低，CeO2的添加对熔敷金属的低温韧性影响不明显。 从熔敷金属的化学分析、金相分析和电子显微分析得出： (1)Zr对熔敷金属韧性的影响与熔敷金属中夹杂物的组成有关。一定数量的含Zr复合氧化物夹杂能够作为铁素体形核核心，促进熔敷金属中针状铁素体的形成，而针状铁素体由于晶粒细小、晶内高密度位错及相邻晶粒间具有大角度位向，既能阻碍裂纹的形成也不利于裂纹的扩展，因此使熔敷金属具有较高的韧性。 (2)当熔敷金属中Al含量超过1％时，由于熔敷金属中氧、氮含量较低，造成Al的大量固溶，导致熔敷金属组织粗化，同时使熔敷金属中的夹杂物由含Zr复合氧化物变为以AlN为主，AlN不但不能作为针状铁素体的形核核心，而且会割裂基体金属并作为二次裂纹源，使得熔敷金属的韧性急剧下降。 (3)在该文研究的渣系、合金系统中，CeO2没有起到脱氧、固氮、改变熔敷金属中夹杂物性质的作用，其主要作用在于改善熔渣的物化特性，改善熔渣覆盖和焊缝成形。 在深入系统研究基础上，研制开发的自保护药芯焊丝焊接工艺性能及熔敷金属力学性能与美国HOBARTFABSHIELD81N1焊丝基本相当，采用新研制的焊丝焊接X70管线钢，焊接接头的综合力学性能满足西气东输等高性能管线现场安装的技术要求。

目录

文摘

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第一章引言

1.1自保护药芯焊丝的发展及其研究现状

1.1.1自保护药芯焊丝的发展

1.1.2国内外自保护药芯焊丝的研究现状

1.2低合金钢焊缝金属的组织和韧性研究

1.3本文的研究内容

第二章自保护药芯焊丝的制备

2.1焊丝的制备方法

2.2焊丝渣系及合金系的确定

2.3焊丝主渣系粉料制备工艺

2.4焊丝直径及填充率

2.5本章小结

第三章自保护药芯焊丝工艺性能的研究

3.1试验焊丝的成分设计及试验方法

3.1.1试验焊丝的成分设计

3.1.2试验方法

3.2试验结果及分析

3.2.1稀土、Zr、LiF对电弧稳定性的影响

3.2.1稀土、Zr、LiF对电弧稳定性的影响(1)稀土的影响

3.2.1稀土、Zr、LiF对电弧稳定性的影响(2)Zr的影响

3.2.1稀土、Zr、LiF对电弧稳定性的影响(3)LiF的影响

3.2.2 CeO2、Zr对熔渣覆盖和脱渣性的影响

3.3本章小结

第四章自保护药芯焊丝熔敷金属韧化的研究

4.1试验材料和方法

4.1.1试验材料成分设计

4.1.2熔敷金属力学性能试验方法

4.1.3熔敷金属的化学成分分析

4.1.4熔敷金属显微组织分析

4.2药芯中Zr含量对熔敷金属韧化的影响

4.2.1试验结果

4.2.1试验结果(1)药芯中Zr含量对熔敷金属韧化的影响

4.2.1试验结果(2)药芯中Zr含量对熔敷金属化学成分的影响

4.2.1试验结果(3)药芯中Zr含量熔敷金属显微组织的影响

4.2.2试验结果分析

4.3熔敷金属中Al含量对熔敷金属韧化的影响

4.3.1试验结果

4.3.1试验结果(1)熔敷金属中Al含理对力学性能的影响

4.3.1试验结果(2)熔敷金属中Al含量对熔敷金属其它化学成分的影响

4.3.1试验结果(3)熔敷金属中Al含量变化对熔敷金属显微组织的影响

4.3.2试验结果分析

4.4 CeO2对熔敷金属韧化的影响

4.4.1试验结果

4.4.2试验结果分析

4.5本章小结

第五章新研制的自保护药芯焊丝综合性能评定

5.1工艺性能试验

5.2熔敷金属力学性能试验

5.3 X70管线钢焊接接头力学性能试验

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢