氟化鈣對不銹鋼水下濕法藥芯焊絲焊接過程及質(zhì)量的影響研究.pdf

1、隨著海洋資源的開發(fā)和利用，不銹鋼因其良好的耐腐蝕性能在涉水結(jié)構(gòu)中多有應(yīng)用。不銹鋼的水下濕法焊接作為此類結(jié)構(gòu)建造、日常維護(hù)以及應(yīng)急搶險中的關(guān)鍵技術(shù)，其焊材的選擇對焊接質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用。在水下濕法焊接材料中，氟化鈣因其良好的去氫效果，使焊縫中氣孔等缺陷減少，提高了焊接接頭質(zhì)量，因而得到了普遍的采用。但氟化鈣在焊接過程中產(chǎn)生的氟離子對不銹鋼材料有較強(qiáng)的腐蝕性，易形成貫穿性的腐蝕孔洞，使焊接結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞。因此，開發(fā)適于水下濕法焊接的無氟型藥

2、芯焊絲成為必要。為了在保證焊接質(zhì)量的前提下，減少或杜絕氟化物在焊材中的使用，必須透徹了解氟化鈣在水下焊接過程中的作用機(jī)理。為此，本文對含有不同氟化鈣含量的藥芯焊絲水下濕法焊接過程開展了相關(guān)研究，在探究了水下濕法不銹鋼藥芯焊絲焊接工藝的基礎(chǔ)上，從傳質(zhì)過程和接頭組織性能兩方面對藥芯中氟化鈣在水下濕法焊接中的作用做了重點(diǎn)研究。
　　自主研發(fā)了水下濕法焊接專用不銹鋼藥芯焊絲，并對焊接成形、微觀組織及力學(xué)性能做了系統(tǒng)性的評價，結(jié)果表明熔渣保

3、護(hù)性良好，焊接成形優(yōu)良，無明顯的缺陷。焊縫微觀組織分布合理，且有較多細(xì)小顆粒區(qū)域出現(xiàn)。焊接接頭力學(xué)性能優(yōu)良，最大拉伸強(qiáng)度為545MPa，最大沖擊韌度為132J/cm2。
　　采用自主研發(fā)的X射線高速成像及電信號同步采集系統(tǒng)對不同CaF2含量焊絲水下濕法焊接過程中熔滴過渡圖像、飛濺圖像及電信號數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析。通過建立熔滴的受力模型，分析熔滴過渡和飛濺形成的原因，闡明了CaF2含量對水下濕法焊接傳質(zhì)過程的影響規(guī)律。結(jié)果表明本試驗(yàn)中

4、熔滴過渡形式主要為：排斥過渡，表面張力過渡及類飛濺式過渡。類飛濺式過渡為本試驗(yàn)中首次提出水下濕法焊接獨(dú)有的一種過渡模式，其所占比例與藥芯中CaF2含量成反比。本試驗(yàn)焊接飛濺類型主要分為五種形式。其中，氣體逸出型飛濺和熔池震蕩型飛濺為主要的飛濺形式。熔滴旋轉(zhuǎn)型飛濺和排斥型飛濺在CaF2含量較低時發(fā)生概率更大，而爆炸型飛濺較少出現(xiàn)。對于電弧穩(wěn)定性，水下濕法焊接過程中均存在短路和斷弧的現(xiàn)象，隨著藥芯中氟化鈣含量的逐漸增多，短路比例和斷弧比例均