X65钢表面热丝脉冲TIG堆焊Inconel625合金研究

摘要

随着全球对油气资源日益增长的需求，越来越多的酸性油气田得到开发。这种高酸性油气田对油气管道的抗腐蚀性能提出了更加严苛的要求，双金属复合管应运而生。它同时具有基管管线钢优良的力学性能和衬层耐蚀合金优良的耐腐蚀性能，且生产成本较低。复合管的制造方法有多种，堆焊法制造复合管可以使基管和衬层达到冶金结合，界面结合强度高，而且具有很大的灵活性，因此具有美好的应用前景。本文采用热丝脉冲TIG在X65钢板表面堆焊Inconel625镍基合金，研究横向堆焊过程中焊接参数对焊缝成形的影响规律以及Inconel625堆焊层的组织性能特征，为相应的复合管制造提供理论依据。
　　本文首先通过理论和试验相结合的方式分析了除焊接热输入以外的影响横向堆焊成形的因素，包括送丝的方式与位置、焊枪的倾斜角度、钨极的尖端形状、气体保护和重叠量等。其次基于响应面法建立了单层单道横向堆焊时焊接参数与成形参量之间的数学模型，分析了各个参数对成形参量的影响规律：焊接电流对各个成形参量均有显著的影响，它的增大会导致熔宽、下淌角和稀释率的增加，而引起余高的减小；热丝电流的增加会明显增大稀释率，略微增大下淌角度和余高，对熔宽的影响不大；焊接速度的增加会引起余高、熔宽和下淌角的减小，而对稀释率的影响作用很小；送丝速度的增加会显著地使余高增加，而降低稀释率、减小下淌角，对熔宽的影响不显著。通过理论推导，提出了稀释率的近似计算式，变化趋势与试验结果相吻合。最后研究了Inconel625堆焊层的组织和性能特征，并分析了焊接电流对堆焊层组织和性能的影响。研究发现，堆焊层底部存在着一些不连续的部分混合区（PMZ）和白亮的平面晶区，焊接电流的增大会使PMZ减少而使平面晶区的宽度增大。在堆焊层底部以及顶部，析出物的量很少，而在堆焊层中部有较多的析出物。小电流时的析出物主要为粒状的MC型碳化物，大电流时的析出物主要为不规则的的Laves金属间化合物。堆焊层没有出现硬化的区域，焊接电流的增大会略微降低堆焊层的硬度。

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第一章 绪 论

1.1 选题背景及意义

1.2 热丝TIG堆焊技术

1.3 镍基耐蚀合金

1.4 管线钢

1.5 堆焊技术的研究现状与发展趋势

1.6 课题研究目标与内容

第二章 试验材料及方法

2.1 试验材料

2.2 堆焊设备

2.3 试验方法

2.4 本章小结

第三章 横向堆焊成形的影响因素

3.1 横向堆焊成形质量

3.2 热丝TIG横向堆焊成形的影响因素

3.3 本章小结

第四章 焊接参数对堆焊成形的影响

4.1 选取响应值与变量因子

4.2 试验过程

4.3 数学模型的建立与检验

4.4 焊接参数对堆焊成形的影响

4.5 工艺优化与验证

4.6 小结

第五章 Inconel 625堆焊层组织性能特征

5.1 试验过程

5.2 Inconel 625堆焊层的组织

5.3 堆焊层中的析出物

5.4 界面处的合金元素分布

5.5 界面处的硬度分布

5.6 本章小结

第六章 结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢