相对位置。
射线检测》的要求进行了ＲＴ（射线检
３．１．２ 喷嘴及背面保护气流的匹配
填充焊丝 １０°￣１５°
喷嘴 ７０°￣８０°
测）１００％检测，检测设备为Ｘ光射线 仪ＸＸＱ２５１５（管电压２５０ｋＶ，管电流 １５ｍＡ）。
工件 图２ 焊丝与焊接熔池的相对位置
评片结果为Ⅰ级（对接接头内不 （下转第Ｊ－２０页）
焊速不能太快。 ３．３ 工艺评定试板的焊接
通过大量的工艺试验，确定了表 ４所示的焊接工艺规范参数，并进行了 工艺评定试板的焊接。工艺评定试板 焊接区颜色亮白，证明（氩气）保护 效果良好。
４ 焊接接头质量检验
焊缝质量的重要因素。在焊枪结构固
按照相关标准，进行了以下项目
定以后，涉及保护效果的主要有喷嘴 的焊接接头评定试验。
［关键词］ 铁素体不锈钢；ＴＩＧ焊；工艺评定
１ 铁素体不锈钢的焊接特点
１．１ 要求低温预热 高铬铁素体不锈钢在室温时韧性
较低，焊接时焊接接头易形成高温脆 化，在一定条件下可能产生裂纹。通 过预热，使焊接接头处于富有韧性的 状态下施焊，能有效地防止裂纹的产 生；但是焊接时的热循环又会使焊接 接头近缝区的晶粒急剧长大粗化，而 引起脆化。为此，预热温度的选择要 慎重，一般控制在１００￣２００℃，随着 母材金属中含铬量的提高，预热温度 可相应提高。但预热温度过高，也会 使焊接接头过热而脆化。 １．２ ４７５℃脆性的防止
Ｊ－ １６ 现代焊接 ２００９年第９期 总第８１期
Ｍｏｄｅｒｎ Ｗｅｌｄｉｎｇ 现代焊接
１．５．２ 采用窄焊缝技术和快的焊接速 度进行多层多道焊。焊接时，焊接材 料不允许进行摆动施焊。 １．５．３ 多层焊时，要严格控制层间温 度在１５０℃左右，不宜连续施焊。 １．５．４ 采用强制冷却焊缝的方法，以 减少焊接接头的高温脆化和４７５℃脆性， 同时还可以减少焊接接头的热影响区 过热。其方法是通氩冷却或通水冷却、 加铜垫板等。
域，－４０℃冲击韧性ＡＫＶ可达到８０Ｊ以上。
３ 结束语
３．１ 高强度桥梁钢焊接热影响区具有 较低的淬硬倾向，当ｔ８／５为５ｓ时，过热 区硬度ＨＶ１０仅为２３９，有助于提高钢板 的抗焊接冷裂纹性能。在较大规范焊 接时（ｔ８／５＝２００ｓ），过热区未发生软 化。对不同区域的焊接热影响区模拟 结果表明，在ｔ８／５ ＝２０ｓ时，焊接热影响 区硬度均高于基材。因此从强度角度 来看，高强度桥梁钢适应的线能量范 围较宽。 ３．２ 高强度桥梁钢焊接热影响区具有 较高的低温冲击韧性。当ｔ８／５小于３５ｓ 时，模拟过热区－４０℃冲击韧性ＡＫＶ可 达到６０Ｊ以上。当ｔ８／５ 小于１０ｓ时，模拟 过热区－４０℃冲击韧性ＡＫＶ高于１００Ｊ。 因此在较宽的焊接线能量范围内，高
距工件距离和喷嘴流量。由于喷嘴距 工件的距离增大会使空气侵入熔池的
４．１ 工艺评定试板焊接接头的无损检 测
可能性增加，因此在不影响焊接可见
工艺评定试板焊接接头按ＪＢ４７３０
度和方便填充焊丝的情况下，这个距 ／Ｔ－２００５《承压设备无损检测》第二篇
离应尽量小，图２为焊丝与焊接熔池的 ＪＢ４７３０．２－２００５《承压设备无损检测：
由于焊接层数的增多，在焊接过 程中会产生较大的变形和焊后收缩。 因此，坡口尺寸的制定原则为尽量减 少焊接层数和焊缝金属填充量。具体 坡口型式如图１所示。 ２．４ 焊件和焊丝的清洗
ห้องสมุดไป่ตู้６５°
０￣１ 图１ 试板坡口型式
表１ ４１０化学成分（％）和机械性能
Ｃ
Ｓ
Ｐ
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｃｒ
Ｎｉ
σｂ δ５ （ＭＰａ） （％）
０．０２６ ０．００２ ０．０２６ ０．３５０ ０．３３０ １２．１４ ０．０７ ５７６ ２３．０
时间长，焊缝晶粒粗大，热影响区保 护变差。由于焊接时既要顾及板材背
干净；焊丝表面应清除油锈。
面的保护效果，还要填充焊丝，因此
３ 焊接工艺评定试验
对焊接工艺规范参数进行认真选 择，是保证４１０板焊接质量的前提。影 响因素主要有保护条件和焊接规范。 ３．１ 焊接保护条件 ３．１．１ 喷嘴流量选择
由于喷嘴的气流直接对焊接熔池 进行保护，因此它的保护效果是影响
２ 焊前准备
基于以上种种考虑，所采取的焊 接设备、焊接工艺评定用材料、试板 坡口型式等如下： ２．１ 焊接设备
设备选用日本产（ＯＴＣ）Ｐ—３００ 交直流氩弧焊机，焊接电源为直流陡 降外特性，由２支流量计来控制正面和 背面的保护气体。 ２．２ 焊接工艺评定用材料
对厚度为４ｍｍ的４１０板进行焊接工 艺评定试验。其化学成分和机械性能 列于表１；填充金属用ＥＲ３０９Ｌ的焊丝， 其化学成分和机械性能见表２；焊接用 保护气体分析见表３。 ２．３ 试板坡口型式
表３ 保护气体分析（升）钢板，焊接规范参数主要考虑焊接电
材料 纯度
Ｎ２
Ｏ２
Ｈ２
Ｈ２Ｏ
露点 流和焊接速度。电
氩气 ＞９９．９９％ ＜１００ｐｐｍ ＜１５ｐｐｍ ＜５ｐｐｍ ＜３０ｐｐｍ －５０℃ 流太小，熔深浅，
坡口两侧各２０ｍｍ范围内应打磨呈 焊工操作疲劳；电流太大，高温停留
现金属光泽，以上范围内及坡口表面 上的水、锈和油污等有害物质应清理
强度桥梁钢焊接热影响区过热区－４０ ℃冲击韧性可以达到６０Ｊ以上，对焊 接热输入具有较好的适应性。 ３．３ 对ｔ８／５＝２０ｓ的焊接热影响区不同区 域模拟结果表明，过热区冲击韧性大 于８０Ｊ，细晶区冲击韧性可达到１５０Ｊ以 上，但同时注意到在峰值温度８００℃ 处韧性显著降低。
参考文献
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焊接过程中，尽量减少焊接接头 在高温的停留时间，有助于焊接接头 的热影响区铁素体组织的晶粒不会很 快长大，从而提高焊接接头塑性。可 采取焊后强制的冷却方式来减少高温 脆化和４７５℃脆化，防止裂纹的形成。 具体措施如下： １．５．１ 无论采用何种焊接方法，都应 采用小的热输入的焊接参数，选用小 直径的焊接材料。
背弯二件
合格
合格
要求
≥４１０
工艺评定》要求，分别按ＧＢ／Ｔ２２８－１９８７
由表６的试验结果可知，面弯和背
《金属材料室温拉伸试验方法》规定 弯试样弯曲后，未产生裂纹或其他缺
的试验方法在电液伺服万能试验机上 陷，表明焊接接头连续、致密，塑性
表５ 弯曲试验尺寸规定
试样厚度Ｓ 弯心直径Ｄ 支座间距离 弯曲角度
较好。 ４．４ 焊接接头宏观检查
以上温度短时间加热，再以较快的速 度冷却，予以消除。 １．３ 焊接材料的选择
对于可以焊前预热或焊后热处理 的焊接构件，可选用与母材金属相同 化学成分的焊接材料；对于不允许预 热或焊后不能进行热处理的焊接构件， 应选用奥氏体不锈钢焊接材料，以保 证焊缝具有良好的塑性和韧性。
铁素体不锈钢的焊接方法通常采 用焊条电弧焊、钨极氩弧焊、熔化极 气体保护焊和埋弧焊等。当采用同质 的焊接材料时，焊缝金属呈粗大的铁 素体组织，韧性很差。通过焊后热处 理，焊接接头的塑性可以得到改善， 韧性略有提高。用同质焊材焊成的焊 缝的优点是：焊缝与母材有一样的颜 色和形貌，相同的线膨胀系数和大体 相似的耐蚀性，但抗裂性不高。用异 质奥氏体焊材所焊成的焊缝具有很好 的塑性，应用较多，但要控制好母材 金属对奥氏体焊缝的稀释。用异质焊 条施焊，通过“１．５操作要点”可减少 高温脆化和４７５℃脆化，防止裂纹的形
板厚 （ｍｍ）
４
钨极直径 （ｍｍ）
２．４
表４ 焊接工艺规范参数
焊丝直径 氩气流量 焊接电流（Ａ）
（ｍｍ） （Ｌ·ｍｉｎ－１） （直流正接）
２．０
８￣１０
９０￣１２０
焊接电压 （Ｖ）
１６
焊接速度 （ｍｍ￣ｍｉｎ－１）
１１０
现代焊接 ２００９年第９期 总第８１期 Ｊ－ １７
现代焊接 ＭｏｄｅｒｎＷｅｌｄｉｎｇ
（ｍｍ） （ｍｍ）
４
４Ｓ
（ｍｍ） （°）
６Ｓ＋３
１８０°
按ＧＢ／Ｔ１３２９８－１９９１《金属显微组 织检验方法》制备试样，经５％铬酸电
表６ 拉伸及弯曲试验结果
焊接方法 手工钨极氩弧焊
拉伸试验（接头板拉）
бｂ（ＭＰａ） 断裂位置
４９０ 、５２０
母材
弯曲试验（ｄ＝４ａ，ａ＝４．０ｍｍ，α＝１８０°）
面弯二件
当正面焊第１道时，背面氩气如果 很大，会对正面的保护有影响。因此 喷嘴、背面保护气流要有很好的匹配，
表２
ＣＳ
ＥＲ３０９Ｌ的化学成分（％）
和机械性能
Ｐ
Ｓｉ Ｍｎ Ｃｒ
Ｎｉ
σｂ δ５ （ＭＰａ） （％）
背面的气流不能太大。 ３．２ 焊接规范参数选择
手工钨极氩弧焊焊接铁素体不锈