改善焊接接头性能的方法

cesifu • 2019年2月12日 am8:45 • 资讯

焊接接头是由焊缝、熔合区、焊接热影响区组成,是一个成分、组织、性能都不一样的不均匀体。为了改善焊接接头的性能,必须从以下几个方面加以控制:

焊接材料

不同的焊接材料与母材搭配,将影响焊缝金属的化学成分和性能,但不影响热影区的组织和性能。对于低碳钢、低合金高强度结构钢、低温钢,一般不要求焊缝金属与母材成分一样,而是要求力学性能与母材相近。为了提高焊分的抗裂性,减少焊缝中C、S、P、等杂质元素的含量。为提高焊缝的塑性和韧性,一般在焊接材料中加入碳化物或氮化物的形成元素,如Mo、Nb、V、Ti、Al等,以细化焊缝组织。

对于耐热钢和不锈钢等特殊性能的钢材,为了保证焊缝具有与母材相接近的特殊性能,如高温性能和耐腐蚀性能等,其焊接材料的化学成分应与母材大致相同。

熔合比

熔合比是熔焊时,被熔化的母材在焊道金属中所占的体积百分比。也就是熔化的母材金属占据整个焊缝金属的百分比。熔合比影响焊缝金属的性能是因为他对焊缝金属的化学成分产生影响。当焊接材料与母材相同时,熔合比对焊缝和熔合区的性能无明显影响。当母材中合金元素较少,焊接材料中合金元素较多时,在这些合金元素对改善焊缝性能起关键作用的情况下,应减少焊缝中母材金属的含量,避免焊缝性能下降,这时应控制熔合比小一些。当母材中焊合金元素较多,而焊接材料中合金元素较少时,如果这些元素对改善焊缝性能有利,则应增加熔合比可提高焊缝性能。另外,当母材中C、S、P含量较多时,应减少熔合比,以减少C、S、P成分进入焊缝,可提高焊缝的塑性和韧性,以防止产生裂纹。在实际施工中,常通过调节焊接坡口的大小来控制熔合比。不开坡口是熔合比最大;坡口越大,熔合比越小。

焊接方法

焊接方法对焊接接头的影响见图1

焊接参数

焊接参数直接影响焊缝形状和焊接热循环特征,进而影响焊接接头的组织和性能。采用小的焊接电流、较高的电弧电压焊接时,可获得宽而浅的焊缝,结晶时最后凝固的低熔点杂质被推向焊缝表面,因而可以改善焊缝中心处的力学性能,并可防止产生热裂纹。如果采用大电流、低电压焊接时,焊缝窄而深,凝固时形成严重的区域偏析,容易产生热裂纹。

焊接热输入越大,高温停留时间越长,焊接热影响区越宽,过热现象越严重,晶粒越粗大,因而塑性和韧性严重下降;焊接热输入过小,则焊后冷却速度增大,易产生硬脆的马氏体组织,导致塑性韧性严重下降,甚至产生冷裂纹。对于脆硬倾向较小的钢,为了减少过热,防止晶粒粗化,宜采用小的热输入时,冷裂倾向也不大;对于脆硬倾向较大的钢,为降低脆硬倾向,防止冷裂纹产生,热输入应偏大些。但热输入过大,又会增大晶粒脆化倾向,这时通常采用预热等工艺措施配合小的热输入来处理。

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