[發(fā)明專利]一種合金鋼焊縫晶粒形貌控制方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110173587.6 | 申請日： | 2021-02-06 |
| 公開（公告）號： | CN112975073B | 公開（公告）日： | 2022-06-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 韓天鵬;劉福廣;馮琳杰;張巍 | 申請（專利權(quán)）人： | 西安熱工研究院有限公司;華能平?jīng)霭l(fā)電有限責(zé)任公司 |
| 主分類號： | B23K9/235 | 分類號： | B23K9/235;B23K9/02 |
| 代理公司： | 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215 | 代理人： | 何會俠 |
| 地址： | 710032 陜*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 合金鋼 焊縫 晶粒 形貌 控制 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種合金鋼焊縫晶粒形貌控制方法，通過數(shù)值模擬，獲得在焊接熱輸入條件下焊縫過熱區(qū)、相變重結(jié)晶區(qū)、不完全重結(jié)晶區(qū)及再結(jié)晶區(qū)寬度，并據(jù)此分析設(shè)定焊縫控制高度。完成第一層焊縫焊接，將焊縫打磨至設(shè)定高度，隨后通過后續(xù)5層焊縫固定熱輸入及焊層高度控制，確保首層焊縫經(jīng)歷1150℃，900?1150℃，727?980℃、600?727℃及600?727℃的5次加熱，完成首層焊縫晶粒形貌改善。重復(fù)上述焊接加熱步驟，完成全焊縫晶粒形貌改善。本發(fā)明提供的方法無需額外輔助設(shè)備，僅通過焊接自身工藝控制即可完成焊縫及熱影響區(qū)晶粒形貌控制，改善后的焊縫及熱影響區(qū)晶粒細(xì)小，柱狀晶及粗晶大幅減少。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬材料焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種火電廠合金鋼焊縫晶粒形貌控制方法。
背景技術(shù)
在焊接過程中，焊縫熔池內(nèi)柱狀晶優(yōu)先生長，焊縫極少有機(jī)會生成等軸晶，從而在焊縫內(nèi)部形成粗大的柱狀晶結(jié)構(gòu)。粗大柱狀晶結(jié)構(gòu)協(xié)同變形能力差，使材料的形變過程容易發(fā)生裂紋擴(kuò)展，減小晶粒的內(nèi)聚強(qiáng)度，從而惡化了焊縫的使用性能。另外，焊接熱影響區(qū)中存在粗晶組織，同樣是焊縫中的薄弱部位。因此，如何優(yōu)化焊縫及熱影響區(qū)組織，進(jìn)而改善焊縫力學(xué)性能對提高焊接結(jié)構(gòu)安全性具有重要意義。
目前常用的焊縫組織調(diào)控方法有熔池?cái)嚢?、機(jī)械振動及超聲波振動等多種方法。上述工藝方法實(shí)施均需借助輔助設(shè)備實(shí)現(xiàn)，甚至需根據(jù)工件設(shè)計(jì)特殊工裝夾具，實(shí)施成本較高，同時(shí)對于部分現(xiàn)場焊接工作而言，受空間或結(jié)構(gòu)影響，難以采用輔助設(shè)備完成焊縫組織細(xì)化。另外上述方法雖然能改善焊縫組織性能，但還存在一定局限，例如上述方法對熱影響區(qū)的組織性能改善效果有限，超聲波振動多針對鎂鋁合金使用，合金鋼應(yīng)用較少。
因此開發(fā)一種無輔助設(shè)備的合金鋼全焊縫晶粒形貌控制方法具有重大工程意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種合金鋼焊縫晶粒形貌控制方法，改善焊縫組織性能。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種合金鋼焊縫晶粒形貌控制方法，包括以下幾個(gè)步驟：
步驟1：在焊接熱輸入為W條件下，通過焊接數(shù)值模擬得到單道單層焊縫溫度場，根據(jù)溫度場獲得單層焊縫高度H1、過熱區(qū)寬度H2、正火區(qū)寬度H3、部分相變區(qū)寬度H4及回火區(qū)寬度H5；
步驟2：依據(jù)焊縫各區(qū)域尺寸，設(shè)定單層焊縫高度H，H＝H1-(H2+H3+H4+H5)/4；
步驟3：對焊接區(qū)域進(jìn)行打磨，清除表面氧化層和污染物，母材預(yù)熱至150℃后采用氬弧焊或手工電弧焊進(jìn)行第一層焊縫焊接，焊接熱輸入控制為W，焊材選用與母材相同材質(zhì)；
步驟4：進(jìn)行第二層焊縫焊接，焊接前將第一層焊縫高度打磨至H，焊接熱輸入與步驟3相同，使第一層焊縫溫度超過1150℃；
步驟5：進(jìn)行第三層焊縫焊接，焊接前將二層焊縫高度打磨至H，焊接熱輸入與步驟3相同，使第一層焊縫溫度達(dá)到900-1150℃；
步驟6：進(jìn)行第四層焊縫焊接，焊接前將三層焊縫高度打磨至H，焊接熱輸入與步驟3相同，使第一層焊縫溫度達(dá)到727-900℃；
步驟7：進(jìn)行第五層焊縫焊接，焊接前將四層焊縫高度打磨至H，焊接熱輸入與步驟3相同，使第一層焊縫溫度達(dá)到600-727℃；
步驟8：進(jìn)行第六層焊縫焊接，焊接前將五層焊縫高度打磨至H，焊接熱輸入與步驟3相同，使第一層焊縫溫度達(dá)到600-727℃；
步驟9：經(jīng)步驟4至步驟8完成第一層焊縫晶粒形貌控制，重復(fù)步驟4至步驟8完成第二層焊縫及以上層晶粒形貌的控制。
所述焊接熱輸入W通過焊接速度、焊接電流、焊接電壓以及焊條直徑控制。
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