X80管線鋼用自保護(hù)藥芯焊絲的研究.pdf

1、自保護(hù)藥芯焊絲是一種無(wú)需外加保護(hù)措施即可進(jìn)行焊接的新型焊接材料。由于其抗風(fēng)能力強(qiáng)、焊接設(shè)備簡(jiǎn)便等特點(diǎn),尤其適合野外、高層建筑等施工場(chǎng)合。應(yīng)用自保護(hù)藥芯焊絲進(jìn)行野外管道建設(shè)具有焊接效率高、焊縫質(zhì)量好等特點(diǎn),因此可大幅降低長(zhǎng)輸管線的綜合建設(shè)成本。本文以BaF2-Al-Mg渣系為基礎(chǔ)渣系,對(duì)藥芯組分選擇、焊絲制作工藝、自保護(hù)機(jī)理、焊接工藝性能、熔覆金屬?gòu)?qiáng)韌化等環(huán)節(jié)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,研制出與X80管線鋼相匹配的高強(qiáng)韌性自保護(hù)藥芯焊絲。
　　

2、 BaF2-Al-Mg渣系通過(guò)氣、渣、金三元聯(lián)合的方式保護(hù)熔滴和熔池,以氣、渣保護(hù)降低氮的溶解量,以鋁脫氮、固氮消除溶入熔池的氮可能產(chǎn)生的氮?dú)饪住r(shí)效脆化等缺陷,強(qiáng)脫氧劑鋁、鎂脫氧可有效控制焊縫中的氧含量。
　　 本研究藥粉預(yù)處理是將BaF2、LiF、Fe2O3等藥粉混合、造粒,經(jīng)700℃～850℃燒結(jié)保溫30min,粉碎、篩分保留粒度為60目～150目藥粉的工藝流程。經(jīng)過(guò)預(yù)處理的混合粉,具有粒度均勻、比重大、流動(dòng)性好、吸濕性

3、低的特點(diǎn),保障了混合粉的均勻性和焊絲填充率的穩(wěn)定性。
　　 通過(guò)混料回歸設(shè)計(jì)建立了藥芯組分中BaF2、LiF、Fe2O3、Al-Mg、Li2CO3對(duì)熔渣覆蓋率、飛濺率、發(fā)塵率影響的數(shù)學(xué)模型,并可通過(guò)模型預(yù)報(bào)和控制藥芯組分對(duì)上述指標(biāo)的影響。
　　 提出了新的熔滴.熔渣.鋼皮結(jié)構(gòu)模型,并借助高速攝影技術(shù)提出本研究焊絲熔滴過(guò)渡以外擺接觸過(guò)渡和射流過(guò)渡為主,伴有少量的爆炸過(guò)渡。研究了Fe2O3、Li2CO3、Al-Mg對(duì)各種熔滴

4、過(guò)渡頻率的影響,得出它們?cè)谒幮局械倪m用范圍。
　　 通過(guò)熱力學(xué)分析,提出鋁對(duì)熔池固氮存在最小臨界值。該臨界值隨熔池中氮含量的提高而降低,鋁含量低于臨界值時(shí)熔池不具有固氮效果,超過(guò)臨界值后隨鋁含量的增加熔池固氮能力提高,固氮產(chǎn)物為多面體的AlN。
　　 通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)熔敷金屬進(jìn)行強(qiáng)韌化設(shè)計(jì),研究了Ni、Mn、Zr、Ce對(duì)熔覆金屬?gòu)?qiáng)韌性的影響。得出Ni:1.6wt.％、Mn:1.1wt.％、Zr:0.02wt.％、Ce:0.