不同焊接方法的純鎳直縫焊管焊接接頭組織和性能研究.pdf

1、鎳及鎳合金具有較高的強(qiáng)度、塑性以及可鍛性，在冷、熱狀態(tài)下均具有良好的機(jī)械加工性能，因此可以通過各種冷熱加工制成板材、箔材、線棒材以及管狀等各類產(chǎn)品。鎳及鎳合金管常應(yīng)用于制堿、氯堿化工、有機(jī)氯化物和食品加工等行業(yè)，尤其在各種耐強(qiáng)堿的設(shè)備中的應(yīng)用廣泛。等離子弧焊(PAW)能量密度高、穿透力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)板厚6mm以下鎳及鎳合金單面焊雙面成形，用于鎳及鎳合金管的焊接具有較大的優(yōu)勢(shì)；鎢極氬弧焊(TIG)可靠性高、易操作、電弧穩(wěn)定，具有良好的覆蓋能

2、力，焊縫成形美觀，性能良好，在鎳及鎳合金的焊接方面也得到了大量應(yīng)用。
　　本研究分別采用PAW焊以及PAW+TIG焊兩種不同的焊接方法，不添加填充材料，實(shí)現(xiàn)尺寸規(guī)格為Ф112mm×3.5mm×6500mm純鎳直縫焊管的焊接，對(duì)獲得的焊接接頭組織和性能進(jìn)行對(duì)比分析和研究。從純鎳直縫焊管接頭宏觀形貌分析可知，兩種焊接方法均能夠?qū)崿F(xiàn)板厚為3.5mm純鎳直縫焊管單面焊雙面成形，與此同時(shí)，PAW+TIG焊能夠有效避免PAW焊接接頭咬邊、凹陷

3、、氣孔等缺陷，獲得了成形均勻、美觀的魚鱗紋狀焊縫表面形貌；焊接接頭顯微組織觀察結(jié)果表明，純鎳母材為均勻細(xì)小的單相奧氏體等軸晶組織，平均晶粒尺寸為47.32μm，PAW焊接接頭熱影響區(qū)為等軸晶組織，平均晶粒尺寸為96.43μm，焊縫區(qū)域形成了柱狀晶組織，平均晶粒尺寸為463.57μm；PAW+TIG焊接接頭各區(qū)域由于受到TIG電弧的二次加熱作用，較 PAW接頭組織出現(xiàn)長(zhǎng)大現(xiàn)象，熱影響區(qū)為等軸晶組織，平均晶粒尺寸為103.75μm，焊縫區(qū)域

4、形成了粗大的柱狀晶組織，平均晶粒尺寸為547.32μm；焊接接頭XRD物相分析表明，兩種焊接方法所獲得的焊縫中物相組成與母材相同，基體均為奧氏體組織；焊接接頭力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，PAW+TIG接頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到母材的85.60%，沖擊功為母材的61.58%，較PAW接頭力學(xué)性能雖有所降低，但均能滿足鎳管接頭力學(xué)性能要求，均為韌性斷裂；采用盲孔法測(cè)量鎳管PAW焊接接頭以及PAW+TIG焊接接頭殘余應(yīng)力，結(jié)果表明：由于TIG電弧對(duì)焊接接頭的

5、二次加熱作用對(duì)焊縫具有重熔和熱處理作用，與PAW焊相比較，PAW+TIG焊可以顯著降低鎳管焊縫的軸向殘余應(yīng)力σx以及周向殘余應(yīng)力σy。室溫浸泡試驗(yàn)與電化學(xué)試驗(yàn)結(jié)果均表明，純鎳母材、鎳管 PAW焊縫以及鎳管PAW+TIG焊縫在不同腐蝕溶液中耐蝕性均呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，但耐蝕性由強(qiáng)到弱順序?yàn)椋耗覆模琍AW+TIG焊縫，PAW焊縫。綜合可見，PAW+TIG焊滿足了鎳管接頭力學(xué)性能要求的同時(shí)，有效避免了接頭咬邊、氣孔等缺陷，獲得了成形均勻、美觀