殷瓦钢自动TIG立焊工艺研究

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近年来,随着我国雾霾等空气污染问题日益严重,作为清洁能源的液化天然气(LNG),其开发利用越来越被重视。LNG船在液化天然气海上运输时扮演着重要角色,其制造技术也逐渐被关注并发展。殷瓦钢为典型的低膨胀系数合金,是制造LNG船隔热保温层内壁的主要材料。但是殷瓦钢焊接存在工艺窗口窄、焊缝热影响区组织粗大等问题。因此,开展殷瓦钢薄板钨极氩弧焊自动立焊工艺的研究,不仅具有一定的理论意义,而且具有重要的实用价值。本文针对上海宝钢特钢有限公司研发的殷瓦钢进行焊接工艺的研究。选用不同板厚组合,分别采用直流钨极氩弧焊和脉冲钨极氩弧焊焊接方法,探索了焊接工艺参数对焊缝形貌、微观组织与力学性能的影响规律。研究结果表明:在0.7 mm/1.5 mm板厚组合殷瓦钢搭接进行直流钨极氩弧焊立焊过程中,焊缝成形对焊枪钨极横向偏移量变化十分敏感;焊缝成形特征值La与P随焊接速度降低,焊接电流增大而增大。当横向偏移量为-0.4 mm,焊接速度在220 mm/min-260 mm/min之间,焊接电流在68 A-74 A之间时,可获得焊缝成形良好的搭接焊缝。搭接接头熔合区组织差别大,是整个焊接接头最薄弱的环节。焊缝区中粗大的柱状晶粒,具有胞状晶亚结构,提高了焊缝硬度。热影响区晶粒过热粗大,降低了其力学性能。试件断裂失效起裂位置均位于焊趾附近的熔合区,贯穿热影响区断裂。在0.7 mm/1.0 mm板厚组合殷瓦钢搭接脉冲钨极氩弧焊立焊过程中,焊缝成形特征值La、P与焊接工艺参数峰值电流、基值电流、占空比成正比。其中,峰值电流和占空比的影响较大。脉冲频率为3 Hz-10 Hz时,焊缝成形特征值La和P有所提高;超过10 Hz后,难以发挥脉冲焊的优点。当峰值电流为100A,基值电流在5A-10A之间,占空比在40%-50%之间,脉冲频率在5 Hz-10 Hz之间时,可获得焊缝成形良好的搭接焊缝。脉冲钨极氩弧焊使搭接接头熔合区和热影响区晶粒尺寸与宽度明显减小,提高了接头的力学性能。研究结果表明,脉冲钨极氩弧焊搭接接头在焊缝成形特征值符合标准要求条件下,拉伸焊接接头试件均在厚度0.7mm的母材处断裂。
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