大幅度提高电渣焊缝冲击韧性的可行性.doc

大幅度提高电渣焊缝冲击韧性的可行性孔繁革摘要在锅炉和压力容器制造业,改善和提高电渣焊缝的冲击韧性一直是十分棘手而又无法彻底解决的问题。本文从组织控制的角度论述了较大幅度地提高电渣焊缝冲击韧性的可行性。关键词组织控制电渣焊结晶器FisabilityforBigImprovementoftheToughnessoftheWeldsbyElectro-SlagWeldingKongFange AbstractInmanufacturingindustryofboilersandpressurevessels,itisquitedificultandnowaysolvingproblemforimprovingandincreasingthetoughnessoftheelectro--slagwelds. anization;electro-slagwelding;crystallizer0 前言在锅炉与压力容器制造业,电渣焊是极为广泛的一种焊接方法,生产效率要比自动焊高2~3倍,而且,钢板越厚,焊接效率则越高。然而,由于电渣焊自身的特点,焊缝中粗大的柱状晶组织降低了焊缝的冲击韧性,钢板越厚冲击韧性降低得也越严重,大大地影响了这种焊接方法的正常使用和发展。对此,近年来,国内相继在焊接材料、焊接工艺以及焊后热处理等方面开展了提高电渣焊接头韧性的研究[1]。在焊接材料的改进方面,主要是在焊丝或焊剂中添加一些可以细化组织的元素如Ni、Ti、V稀土等,同时降低一些促进奥氏体晶粒长大的元素C、Mn等,以及调整焊剂的酸碱性,渣—汽保护等措施。但由于添加和降低元素的含量相对较少,对焊缝的铸态组织影响不大。因而,韧性指标的提高也不显著。在焊接工艺方面的改进,主要采用了窄间隙焊、降低热输入量、采用大电流、高速电渣焊以及改善焊缝的冷却速度等来改善组织、细化晶粒。但是,由于受电渣焊自身固有特性的制约,组织与性能虽有一定的改善,但不易控制、质量亦不稳定。在焊后热处理工艺的改进方面,主要采用了多次正火、正火+两相区内不完全正火,以及延迟淬火等方法,这些热处理工艺,或者是生产成本增大、周期加长,或者是韧性提高了却降低了强度、或者是受具体生产条件的限制不能实施。总之,无论是从焊接角度,还是从焊后热处理角度,其强韧化机制不是设法细化晶粒,降低粗大柱状晶的影响,就是在柱状晶形成之后,通过热处理手段细化组织,改善合金元素的再分配,以及增加一些韧性相等。然而,从电渣焊本身固有的特性上看,简单的焊材调整,工艺更改以及用各种热处理手段来改善韧性,无疑是很困难的。特别是对于特厚板、既使韧性有所提高,幅度也不会很大。对于有低温冲击韧性要求的产品,则更是难之又难。假如这个问题不解决,这种高效的焊接方法则会大大地受到限制,影响它的应用范围,甚至有被自动焊等焊接方法取代的危险。1 基本原理及其可行性电渣焊是利用熔渣层的热量熔化填充金属(熔化极)和母材表面而形成焊接熔池的一种方法。由铜滑块或档块(水冷或不同水冷)构成的凹槽贮存熔融金属和熔渣,填充金属(电极)送入熔融渣池中,连接两构件之间的间隙形成焊缝。从冶金学的角度来看,电渣焊的焊接过程实际