304-Q345R復合板焊接接頭組織與性能研究.pdf

1、不銹鋼復合板不僅具有優(yōu)良的綜合性能，而且成本較低，廣泛應用于石油化工、建筑、交通運輸?shù)阮I域中，往往在高溫和腐蝕環(huán)境下服役。不銹鋼復合板的焊接接頭結(jié)構復雜，是整個焊件的薄弱環(huán)節(jié)，在焊接和服役過程中容易產(chǎn)生異種鋼間相互稀釋和擴散，脆硬相產(chǎn)生等問題，嚴重降低不銹鋼復合鋼板的力學性能和耐腐蝕性能?；诖?，本試驗對廣泛應用的304/Q345R不銹鋼復合板焊接性和焊接接頭在高溫時效前后的組織與成分，力學性能和耐腐蝕性能進行了研究，為工業(yè)生產(chǎn)中不銹鋼

2、復合板焊接的焊材選擇，以及焊件在高溫和腐蝕環(huán)境下的服役提供指導。
　　本試驗根據(jù)復合鋼板的焊接特點，采用了X型坡口，使用Er50-6作為低合金鋼焊材，分別使用E309Nb焊條、Er310焊絲、Er309L焊絲作為過渡層和覆層焊縫焊接材料，分別對應試驗的A、B、C組，分別采用常用的CO2氣體保護焊，焊條電弧焊和鎢極氬弧焊對復合鋼板進行對接焊。分別對A、B、C三組試樣進行600℃，0 h、100 h、300 h和500 h時效處理，并

3、觀察時效前后焊接接頭組織的形貌，測試和分析時效不同時間段的焊接接頭的成分、力學性能和耐腐蝕性能。
　　焊接接頭表面形貌觀察結(jié)果顯示，復合板界面結(jié)合區(qū)為波狀結(jié)合，界面結(jié)合良好，A、C組凝固模式為鐵素體奧氏體模式，鐵素體呈骨架狀和蠕蟲狀分布在奧氏體中，B組為單相奧氏體組織，凝固模式為奧氏體模式，晶粒呈胞狀樹枝晶和柱狀晶。能譜（EDS）測試結(jié)果顯示，時效之后碳元素擴散到鐵素體區(qū)域或者晶界處，C組時效后靠近熔合線的過渡區(qū)焊縫鐵、鉻和碳元素

4、產(chǎn)生了劇烈的起伏，碳元素與鉻元素呈正相關。XRD分析顯示，A，C組在時效前由奧氏體和鐵素體組成，時效后生成了鐵鉻化合物和鐵鉻的碳化物；B組焊縫組織為單相奧氏體。
　　拉伸試驗顯示，復合板母材具有較好的強度和塑性，母材的裂紋起源于復合板和低合金鋼基體的波狀界面，然后分別向復合層側(cè)和低合金鋼側(cè)擴展，兩側(cè)均以45°方向剪切斷裂，斷口為韌性斷裂。母材在時效前后的沖擊性能變化不大，焊接接頭的焊縫和熔合區(qū)的沖擊韌性在時效后均有不同程度的下降，

5、時效前，C組焊縫沖擊性能最好，B組次之，A組沖擊韌性最差，隨著時效的進行，A，C兩組焊縫和熔合區(qū)沖擊韌性值均有較大幅度下降，B組焊縫金屬韌性最好，焊縫區(qū)和熔合區(qū)沖擊韌性下降不大；時效之前，母材，焊縫和熔合區(qū)主要為韌性斷裂，時效后低合金鋼側(cè)斷裂以脆性為主，不銹鋼焊縫斷口的韌窩變淺，出現(xiàn)了一些脆性斷裂的特征。測試各組焊接接頭兩條路徑上的顯微硬度，分別為路徑 X和路徑Y(jié)，路徑X和路徑Y(jié)分別橫穿覆層焊縫熔合區(qū)和過渡層焊縫熔合區(qū)。在路徑X上，硬度

6、值從不銹鋼復合層波動下降到焊縫組織，B組焊縫的硬度最小，C組焊縫硬度最大，A組居中，隨著時效時間增長，焊縫和復合層的硬度值有所增加；路徑Y(jié)的低合金鋼一側(cè)硬度較小，且隨著時效時間的增長，硬度值進一步減小，熔合區(qū)附近焊縫一側(cè)出現(xiàn)了一個硬度的峰值，在時效過程中，峰值強度有所增大。
　　晶間腐蝕試驗結(jié)果顯示，時效0~300 h，母材復合層的耐晶間腐蝕性能有所增強，300 h后稍有降低；時效前A組耐晶間腐蝕性能最好，B組次之，C組最差；隨著