双面超薄不锈钢复合板激光焊接接头组织性能研究

采用填加或不填加1cr18ni9ti焊丝,对1cr18ni9ti奥氏体不锈钢和1cr13马氏体不锈钢进行直流钨极氩弧焊试验。采用金相显微镜、万能拉伸试验机和显微硬度仪、扫描电子显微镜等分析测试手段研究了焊接接头各区域的显微组织、接头的力学性能、断口形貌特征等。并通过对两种材料所形成的同种组织焊接接头组织和性能的对比,确定了不锈钢板的焊接工艺。

采用微型脉冲激光实现了0.2mm厚321不锈钢片的对接焊,并通过正交优化设计对工艺参数进行了优化,研究了工艺参数对焊接接头微观形貌及组织的影响。结果表明,焊接接头获得最大抗拉力的最优工艺参数是脉冲功率百分比为15、脉冲频率为5hz、脉冲宽度为2.1ms,此时焊接接头的承载能力达到母材的95%。当微激光焊的脉冲能量过大时会产生热量的积累、导致焊缝发生烧穿,当脉冲宽度较小时激光脉冲的熔透能力较弱、导致焊缝未焊透,这两者都会导致焊接接头的承载能力较差。承载能力较高的焊接接头其显微组织由焊缝中心区的等轴晶和焊缝边缘细小的柱状晶组成。

采用微型脉冲激光实现了0.2mm厚321不锈钢片的对接焊,研究了脉冲频率、脉冲宽度和脉冲功率等工艺参数对焊缝成形的影响规律。结果表明,0.2mm厚321不锈钢片的微激光对接焊容易在焊缝处产生烧穿,在收弧处形成较深的弧坑。在其它工艺参数固定不变时,减小脉冲频率和脉冲宽度均可以减少或避免焊缝的烧穿,改善焊缝成形;减小脉冲功率有利于避免焊缝收弧处较深弧坑的形成,但脉冲功率过小会导致未焊合。当脉冲功率分数为12%时,脉冲频率在较宽的范围内变化都能获得成形良好、无缺陷的焊接接头。焊缝组织由中心部位的等轴晶和边缘细小的柱状晶组成,在焊缝和母材的交界处几乎不存在焊接热影响区。

1 不锈钢复合板的焊接工艺规程 1、使用范围 本工艺适用于以各种不锈钢为复材、低碳钢或低合金钢为基材总厚度大于或 等于4mm的不锈钢复合板的焊接。 2、焊接材料的选择 2.1焊接材料选用原则 2.1.1复层材料的选用应保证熔敷金属的合金元素的含量不低于复层材料标准 规定的下限值。 2.1.2过渡层的焊条宜选择25%cr-13%ni型或25%cr-20%ni型以补充基层对 复层的稀释，对复层含钼的不锈钢复合板，应采用25%-13%ni-mo型焊条。 2.2常用不锈钢复合板焊接材料可按表2.2-1、2.2-2选取。 表2.2-1常用不锈钢复合板过渡层及复层焊接材料的选用 复层材质过渡层焊接复层焊接 焊条牌号焊条型号焊条牌号焊条型号焊丝钢号 0cr18ni9 （304） a302 a307 a062 a402 a407 e309-16

1 不锈钢复合板的焊接工艺规程 1、使用范围 本工艺适用于以各种不锈钢为复材、低碳钢或低合金钢为基材总厚度大于或 等于4mm的不锈钢复合板的焊接。 2、焊接材料的选择 2.1焊接材料选用原则 2.1.1复层材料的选用应保证熔敷金属的合金元素的含量不低于复层材料标准 规定的下限值。 2.1.2过渡层的焊条宜选择25%cr-13%ni型或25%cr-20%ni型以补充基层对 复层的稀释，对复层含钼的不锈钢复合板，应采用25%-13%ni-mo型焊条。 2.2常用不锈钢复合板焊接材料可按表2.2-1、2.2-2选取。 表2.2-1常用不锈钢复合板过渡层及复层焊接材料的选用 复层材质过渡层焊接复层焊接 焊条牌号焊条型号焊条牌号焊条型号焊丝钢号 0cr18ni9 （304） a302 a307 a062 a402 a407 e309-16

根据不锈钢复合板的特性,分析了16mnr+316l不锈钢复合板的焊接性,对焊接工艺进行了评定试验,确定了焊接工艺,保证了设备的焊接质量,提高了焊接效率。

我厂在焊接复合板材质20r+00cr19ni14mo2(板14mm+3mm)压力容器时,因供货质量原因,在焊接时焊缝区及相邻母材100mm*100mm范围内出现了大量裂纹,有些裂纹是贯穿性的,针对这一缺陷制定了以下返修工艺。

依据焊接工艺评定报告及现场施工实际,对q345r+s11306复合板焊接工作进行了分析,确定了最佳的施工工艺。

不锈钢复合板的焊接 不锈钢复合板是由复层（不锈钢）和基层（碳钢、低合金钢等）复合轧制而成的双金属， 由复层保证耐蚀性能，强度主要靠基层获得，这样可以节约大量不锈钢，具有良好的经济 价值。不锈钢复合板由于具有良好的综合性能和价格上风，在石油化工、食品产业等领域 得到日益广泛的应用。不锈钢复合板焊接既不同于不锈钢，也不同于碳钢或低合金钢，而 有其特点和难点。 一、不锈钢复合板的焊接特点 从设计角度考虑，不锈钢复合板的基层主要是保证强度，复层主要是保证其耐蚀性能， 中间增加的过渡层只是焊接工艺的需要。为了保证复合钢板不失往其原有的综合性能，需 要对基层和复层分别焊接。除了基层和复层的焊接外，还有过渡层焊接的题目，这是不锈 钢复合板焊接的主要特点。复层焊缝和基层焊缝之问，以及复层焊缝与基层母材交界处宜 采用过渡焊缝。基层和复层的过渡层焊接是不锈钢复合板焊接的关键。 二、不锈钢复合板焊接技术要点 1

第1页共4页 不锈钢复合板焊接(南京首勤) 一、不锈钢复合板下料： 一般用机加工或等离子切割。用等离子切割时方向是从复层往基层，即复层朝上。切割时 应采取措施避免将切割熔渣溅落在复层表面上。对剪切不锈钢复合板的，也是复层朝上。但无 论用等离子还是剪切下料，都要留有余量，以便后面加工去掉受影响部分。坡口加工一般用机 加工制备。 二、材料： 无论板材还是焊材都应符合相关规定。一般用于壳体不锈钢复合板板材（特别是用于封 头的板材）都应进行复验（主要是检测钢板的弯曲性能）。 三、焊工资格： 过渡层和复层焊接应由有堆焊资格的焊工焊接，即smaw-（n12）-ii-1g-f4。 四、（a、b类焊缝）焊接顺序： 1.基层碳钢内焊缝焊接； 2.在基层外进行清根和打磨； 3.基层外焊缝焊接； 4.对基层焊缝进行100％rt； 5.焊接过渡层； 6.对过渡层焊

第1页共4页 不锈钢复合板焊接(南京首勤) 一、不锈钢复合板下料： 一般用机加工或等离子切割。用等离子切割时方向是从复层往基层，即复层朝上。切割时 应采取措施避免将切割熔渣溅落在复层表面上。对剪切不锈钢复合板的，也是复层朝上。但无 论用等离子还是剪切下料，都要留有余量，以便后面加工去掉受影响部分。坡口加工一般用机 加工制备。 二、材料： 无论板材还是焊材都应符合相关规定。一般用于壳体不锈钢复合板板材（特别是用于封 头的板材）都应进行复验（主要是检测钢板的弯曲性能）。 三、焊工资格： 过渡层和复层焊接应由有堆焊资格的焊工焊接，即smaw-（n12）-ii-1g-f4。 四、（a、b类焊缝）焊接顺序： 1.基层碳钢内焊缝焊接； 2.在基层外进行清根和打磨； 3.基层外焊缝焊接； 4.对基层焊缝进行100％rt； 5.焊接过渡层； 6.对过渡层焊

分析了q235b+321不锈钢复合板的焊接性,对复合板进行了焊接工艺评定,确定了q235b+321不锈钢复合板的焊接工艺。施焊过程中通过严格执行工艺规范,既保证了焊接质量,又提高了焊接效率,满足设计要求。

利用激光填丝焊接方法对5a90铝锂合金薄板焊接头的组织性能进行了研究。结果表明:激光填丝焊接头的主要组织特征为细晶层和焊缝区大范围等轴晶,与激光焊接头类似,而不同之处表现为激光填丝焊接头的显微组织相对细化,柱状晶区范围相对减小。激光填丝焊缝区硬度hv0.2(925.7mpa)略低于激光焊缝区硬度(956.5mpa),但前者硬度分布更加均匀。激光填丝焊接头的抗拉强度稍低于激光焊接头,分别达母材的79.22%和73.03%,但其断后延伸率却显著高于后者,分别达母材的38.65%和20.38%。综上所述,5a90铝锂合金激光填丝焊接头的组织性能略优于激光焊接头,若使激光填丝焊接头的综合力学性能达到使用要求,不仅需要焊后热处理强化,还需要与母材匹配性更好的焊丝。

采用20%co2+80%ar气体保护mag焊和焊条电弧焊对316l不锈钢进行焊接,通过对焊接接头进行拉伸、弯曲、硬度试验和显微组织观察,研究了焊接接头组织性能。结果表明,焊条电弧焊接头的抗拉强度和显微硬度比mag焊接头的抗拉强度和显微硬度高;焊条电弧焊焊缝金属中δ铁素体含量比mag焊焊缝金属中δ铁素体含量高;mag焊焊缝金属含有少量的mc型碳化物;拉伸时,焊条电弧焊接头断裂在热影响区,而mag焊接头断裂在焊缝中心位置;焊接接头的弯曲试验均合格。

针对不锈钢薄板的激光焊接进行了研究,分析了激光工艺参数对超薄不锈钢板焊接质量的影响。结果表明,对于不锈钢薄板激光焊接,脉冲工作电流和脉冲宽度对焊缝成形影响很大。在合适的工艺参数下,超薄不锈钢薄板焊缝成形良好,焊接接头基本与母材等强。

美国海军金属加工中心和海军焊接中心等造船和科研机构新近开发成功一项激光焊接金属夹层复合板的新技术。因为先进的海军船只必须减轻重量、改善战斗效力和机动性。在制造和加工技未上的进步，使得激光焊接金属夹层复合板在海军船只上更加适用和经济可行。其设计就如同厚硬纸波纹板一样，由两块金属板与波纹状金属芯板通过激光焊接复合制成。

综合性能很高的双相不锈钢,在其力学性能十分突出的同时也具备级高的耐腐蚀性,因此,被广泛使用在各行各业中用于代替一般的不锈钢,如生物工程、食品药品等行业,在实际使用中,为节约成本,提升经济效果,在很大程度上发挥多种材料性能,大多会用多相不锈钢与其他合金相互焊接结合使用,很大程度上降低了材料的使用性能.但是,由于不同的合金元素比例都会存在很大的差别,使得不同种类的材料焊接在一起相对困难,假如技术不高,在焊接中可能会产生很大概率的焊缝稀释率,且最大的缺点就是在焊缝处容易出现气孔或者裂痕等情况.因此,本文使用2205双相钢和q345r低合金钢为实验材料来进行焊接工艺及接头组织性能研究.

采用gsi的jk-200fl型连续光纤激光器实现了0.2mm厚304不锈钢片的对接焊。在氩气保护下,优化后工艺参数为激光功率90w,光斑直径0.2mm,焊接速度1200mm/min,获得成形良好、无缺陷的焊缝。采用金相显微镜可见焊缝组织由边缘细小的柱状晶和中心部位细小的等轴晶组成。经硬度测试和弯折测试,表明焊缝处的硬度和强度均达到甚至超过母材。

压力容器生产过程中,不锈钢复合板是最为常见的材料。不锈钢复合板强度高,具有良好的抗腐蚀性能,并且耐磨损、寿命较长,较奥氏体不锈钢更具优势。然而,不锈钢复合板焊接过程中,由于复合层厚度不均,会导致加工坡口时出现剥离不净的情况,使得焊接缝中的合金元素含量上升。上述情况会造成焊接缝变脆,对焊接质量产生一定程度影响。基于此,本文对压力容器用不锈钢复合板焊接性能进行了分析,并提出了相关观点,以供参考。

研究了不锈钢———碳钢单面、双面复合板爆炸焊接质量,结合界面的微观结构,剪切强度及耐蚀性能.结果表明,单、双面不锈钢———低碳钢爆炸焊接复合板的结合界面均为波状结构,结合面两侧存在一定组织变形,近界面处为角结晶组织,稍远处为拉伸变形后的纤维状组织.结合界面碳钢一侧过渡区存在增碳区,不锈钢一侧有一个脱碳层.双面复合界面的结合过渡区约为单面的1.5倍宽,脱碳区也接近单面的1.5倍.采用切割爆炸焊接法有利于改善不锈钢———低碳钢复合板的边缘焊合.在同一基板上进行双面不锈钢复合时,第一面复合界面的剪切强度比第二面复合界面的差.无论是单面,还是双面复合板,其界面结面强度均由起爆端向末端逐渐降低.结合界面的脱碳层对复合板的耐蚀性能无明显影响

对核聚变反应堆用低活化马氏体钢进行了激光焊接试验,并对焊接接头的显微组织和力学性能进行了测试分析。结果表明,对低活化马氏体钢进行激光焊接可以获得高质量的焊接接头;焊缝组织主要为板条状马氏体,硬度可达530hv;热影响区(haz)包括粗晶区和细晶区,粗晶区为粗大的珠光体,细晶区为细小的珠光体和铁素体的混合组织,最低硬度为220hv;焊接接头有很好的力学性能,抗拉强度高达775mpa。

对聚变堆用clam钢进行了激光焊接试验,并对接头进行740℃/1h焊后回火处理,分别对热处理前、后接头的显微组织及性能进行了研究.结果表明,获得了成形良好、无缺陷的焊接接头;焊态下,焊缝由淬硬的板条马氏体和大量的δ铁素体组织组成.完全淬火区由板条马氏体和极少量的δ铁素体组成,其硬度高达545hv;焊后热处理使焊缝及完全淬火区的板条马氏体分别转变为碳化物弥散分布的回火马氏体和回火索氏体组织.显著降低了接头的淬硬程度,最大硬度仅比母材高约15%;焊后回火热处理前、后接头的抗拉强度均高于基体母材,虽然焊后热处理使接头强度有所降低,但仍达到原始母材的98%以上.