焊接材料的广泛应用与焊接工艺-东光县东发金属钎焊材料厂
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焊接材料的广泛应用与焊接工艺

2020-05-21 16:19:07

国产焊接材料广泛应用于大型石化设备、核电工程、轨道交通、管道工程和海洋工程等支撑着国内制造装备业的主要领域,虽然每年仍采用一些的焊接材料,但是来焊接材料数量并没有明显地增加,应用比例基本变化不大。当前中国焊接材料已经结束了发展时代,在经济新常态下,需要完成结构调整、产业升级,实现制造大国向制造强国的转变。

近10年来,中国各类焊接材料占总产量的比例,也发生了可喜的变化,产品结构调整正向日趋合理的方向发展。2014年,焊条降至43.8%,气体保护实心焊丝升至36%,药芯焊丝接近10%,埋弧焊接材料较为稳定,基本维持在10%左右。总体上形成了以焊条和气体保护实心焊丝为主体,药芯焊丝和埋弧焊材料基本相当的格局。

中国焊接材料产品的结构比例还不尽合理,要完成从制造大国到制造强国的转变,实现中国2025中的规划,还有很长一段路要走。同时,也可以明显看出与世界制造强国之间的差距02〇12年,环球焊接学会主席在报告中提到了欧洲焊接材料的分布情况,在欧盟我国气体保护实心焊丝占主导地位,占欧洲生产总暈齡70%,药芯焊丝约占10%,手工焊条持续减少。中国的焊接材料和制造行业要走强,应参照制造强国的焊接材料产品结构比例,确定今后结构调整的发展方向和目标。

根据行业统计报表数据分析,中国焊接材料主要产品中70%~80%为结构钢焊接材料,而低合金钢焊接材料、耐热钢焊接材料、不镑钢焊接材料、低温钢焊接材料、镍基合金焊接材料、铝合金焊接材料、有色金属材料焊接材料和非金属材料焊接材料,在生产总量中占比较少。10年来焊接材料的发展紧紧围绕着市场需求,以结构钢为主,然而面对市场形势发生的变化,焊接材料生产企业需要做好准备,为应对这种变化重新占有新市场的份额。

低温钢焊接的主要问题是焊接接头具有良好的低温冲击韧性,母材的含碳量一般都较低,且韧性和塑性均很好。焊接接头的薄弱环节通常是在熔合线和焊道这两个部位。低温钢焊接时须注意以下几点:

1、焊接应力和变形大——焊接材料和母材异质,焊道和母材的导热系数与膨胀系数也有差异,焊接时由于两者膨胀收缩不同,这必然导致有较大的应力和变形。另一方面,就是焊后热处理也不能全部残留应力,而只能应力重新分布。

2、稀释——用异质焊接材料焊接时,焊道的合金元素含量高,而母材含量低,形成焊道后,在熔合线附近焊接金属的合金元素被稀释,而母材中的碳则向熔合线和焊道方向迁移,其结果,可能在熔合线附近形成马氏体或马氏体+奥氏体组织,促使熔合线的韧性下降。

3、晶粒细化——不论是奥氏体型还是铁素体型的低温钢,它们的晶粒尺寸对低温韧性有着很大的影响,晶粒越细,韧性越好,低温钢焊接就是要获得细晶粒的组织。所以焊接时要用小的输入热量进行,要控制道间温度,不宜过高,防止金属过热而引起韧性下降的现象。

4、异材焊道——对于含Ni的低温钢,通常采用异种焊接材料进行焊接,其结果就是焊接金属的成分和组织不同于母材。控制焊接金属成分就能控制焊道的低温韧性。采用高Ni焊条,可使焊接金属含Ni量高,能使焊道中奥氏体组织比例扩大,且稳定奥氏体组织,晶粒也细化,可获得较理想的效果。

5、热裂纹——当焊接金属含有较高的Ni量时,由于Ni和S、P、B都能形成低熔共晶体,其中Ni+Ni3S2共晶体的熔点为645℃,远低于钢的熔点,就是在焊缝结晶过程中形成低熔杂质的液态薄膜,这就导致热裂纹的产生,尤其容易引起弧坑裂纹。

6、未熔合、未焊透——如果采用异质材料,焊接材料的熔点和母材熔点不一,在焊接过程中两者就难以熔融,这就可能产生熔深不足,熔合不良缺陷。

低温钢焊条分类及特性:通常把用于-20℃—-253℃低温工作的焊接结构的钢称为低温钢,低温钢的重要特性是在低温工作条件下具有足够的强度、塑性等性能。

低温钢通常可按使用温度、合金含量和组织以及合金系统中有无镍、铬元素进行分类。

1、按有无镍、铬元素低温钢可分为二类。含镍、铬的低温钢,工作温度可低于-50℃。国内研制成的无镍、铬的低温钢,有16MnR(-40℃),09Mn2VDR(-50℃),09MnNiDR(-70℃)等。

2、按使用温度分,低温钢一般以使用温度分级,可分为-40℃、-70℃、-100℃、-196℃和-253℃等级。各种不同温度等级的低温钢,适用于各种液化气体等介质的容器。

3、按合金含量和组织分,低温钢可分为三类:

1)低合金铁素体型低温钢,其合金元素总含量不超过5%,使用温度范围为-110℃以上,例16MnR(-40℃)、09MnNiDR(-70℃)。

2)中合金低碳马氏体型低温钢,其合金元素总含量在5-10%,其组织和热处理方法有关。典型的钢种是9Ni钢,广泛应用于LNG工程。

3)高合金奥氏体型低温钢,其合金元素总含量大于10%,组织为奥氏体。奥氏体组织稳定,低温冲击韧性优良,使用温度可达-196℃—-269℃。

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