趙斌　張亮　姜子龍

摘要：由于堆焊緩冷工藝對(duì)于焊接件的使用性能具有重要的影響，所以對(duì)焊接件緩冷工藝進(jìn)行研究對(duì)于堆焊工藝的改進(jìn)和提升具有重要的意義。本文主要對(duì)不銹鋼熱絲TIG堆焊緩冷工藝進(jìn)行研究，然后利用無(wú)損檢測(cè)和力學(xué)性能檢測(cè)來(lái)對(duì)堆焊層緩冷后的部分進(jìn)行研究，以期為不銹鋼絲TIG堆焊緩冷工藝的改進(jìn)提供理論支持和參考。

關(guān)鍵詞：不銹鋼；TIG堆焊；緩冷；檢測(cè)

TIG堆焊就是指在惰性保護(hù)氣體氬氣的保護(hù)下利用鎢極與焊接件之間所產(chǎn)生的電弧熱融化母材以及焊絲形成堆焊層以達(dá)到快速尺寸修補(bǔ)或者再制造的目的。在焊接開(kāi)始時(shí)，設(shè)備的鎢極處產(chǎn)生高電壓以擊穿處于鎢極和基體之間的氣體，進(jìn)而形成穩(wěn)定的電弧，在這個(gè)過(guò)程中基體和焊絲都被部分融化而形成熔池，然后經(jīng)過(guò)緩冷處理后，熔化后的焊絲逐漸冷卻凝結(jié)成熔覆層。氬氣的作用是隔絕空氣保護(hù)電極和焊接熔池以及基體，進(jìn)而形成質(zhì)量良好的保護(hù)層，由于鎢極在高溫下不易融化，所以電弧的穩(wěn)定性一般較好，且隨著焊絲的連續(xù)添加，進(jìn)而形成質(zhì)量穩(wěn)定的堆焊層，而在對(duì)薄板進(jìn)行堆焊時(shí)，還需要采用脈沖電流的方式以防止焊接電流擊穿薄板基體，其TIG堆焊示意圖如下圖所示。

1 試驗(yàn)

取SA5083試板一塊兒，不銹鋼熱絲TIG堆焊試驗(yàn)在該板上進(jìn)行，堆焊后對(duì)于堆焊層不進(jìn)行任何熱處理工作，自然冷卻至室溫。

2 試驗(yàn)參數(shù)

本試驗(yàn)采用SA50803板塊，焊接設(shè)備采用Polysoude PC 600，焊接方法采用熱絲TIG焊，過(guò)渡層的焊材牌號(hào)為24.13LHF，直徑1.2mm的焊絲，耐腐蝕層的焊材牌號(hào)為19.9LQ，直徑1.2mm焊絲。該堆焊層由一層過(guò)渡層和三層耐腐蝕層構(gòu)成，其堆焊層的厚度為8mm，預(yù)熱溫度≧140℃，焊接后其焊接層不進(jìn)行后處理，直接緩冷至室溫。后期利用機(jī)械加工方法對(duì)堆焊層進(jìn)行剔除操作，以檢測(cè)其內(nèi)部是否有裂紋或者缺陷存在，并對(duì)其堆焊層進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包涵耐彎測(cè)試和金相檢驗(yàn)，堆焊參數(shù)如下表所示。

3 對(duì)堆焊層中氫含量的影響

對(duì)堆焊后的基體和堆焊層進(jìn)行消氫處理，其目的在于促使焊縫中的擴(kuò)散氫得以排除，進(jìn)而降低堆焊層內(nèi)部及焊接熱影響區(qū)域內(nèi)部氫含量，以避免焊接冷縫的產(chǎn)生，本節(jié)將主要從氫氣的來(lái)源、焊接方法和焊接類型這幾個(gè)方面來(lái)對(duì)焊接后消氫工藝對(duì)焊層質(zhì)量所產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析和研究。

（1）焊縫中氫的來(lái)源。

研究發(fā)現(xiàn)，焊縫中以及焊接熱影響區(qū)域內(nèi)的氫主要來(lái)自于焊材，即焊絲中所包涵的氫氣、空氣中的水蒸氣、基體表面的油污以及銹跡等?；谶@種情況，在進(jìn)行堆焊時(shí)，一般對(duì)焊絲采取真空密封處理，以減少焊絲自身由于空氣潮濕等原因而攜帶的氫氣；同時(shí)，在堆焊前期，需要對(duì)焊接基體表面進(jìn)行焊接打磨，并使用干凈的脫脂棉蘸取丙酮后對(duì)基體進(jìn)行清洗，這樣可以有效的祛除焊接件表面的油污和銹跡等雜質(zhì)；在對(duì)基體進(jìn)行堆焊時(shí)，還需要提前對(duì)焊接部位進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度≧140℃，其目的在于消除工件表面的水蒸氣等，通過(guò)這些針對(duì)焊絲和基體的前處理操作，由基體和焊材所導(dǎo)致的焊縫氫能夠很好的避免，進(jìn)而提高焊層的質(zhì)量。

（2）焊接方法對(duì)焊縫中氫的影響。

堆焊是指在氬氣的保護(hù)下，通過(guò)鎢極放電對(duì)焊絲熔化加熱進(jìn)而達(dá)到焊接的目的，該方法是一種低氫的焊接方法。一般在進(jìn)行工件焊接時(shí)，焊接區(qū)域還需要通以充足的氬氣（純度≧99.999%）對(duì)焊縫和焊接熱影響區(qū)域進(jìn)行保護(hù)，以防止空氣中的水蒸氣等進(jìn)入焊接熔池內(nèi)，進(jìn)而造成焊縫含氫量增大等現(xiàn)象發(fā)生。

（3）焊接方式對(duì)焊縫含氫量的影響。

不銹鋼熱絲TIG堆焊工藝中，堆焊層的厚度可以達(dá)到8mm，堆焊層數(shù)達(dá)3—4層，這種堆焊的方式屬于多層堆焊，由多層堆焊的特點(diǎn)可知，后序堆焊層會(huì)對(duì)前期堆焊層起堆焊消氫的作用，而對(duì)于整個(gè)TIG堆焊而言，整個(gè)堆焊層除表面堆焊層外，其它堆焊工序都經(jīng)歷了消氫處理，這有利于減少堆焊層內(nèi)的氫氣含量。

4 消氫溫度的理論分析

由堆焊經(jīng)驗(yàn)公式以及基體SA5083試板的化學(xué) 成分可以計(jì)算出堆焊試樣的碳當(dāng)量為P=0.57，那么根據(jù)公式可得焊接后的溫度為：Tp=455.5×0.57-111.4=148℃。

計(jì)算后發(fā)現(xiàn)焊接后溫度148℃與實(shí)際實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的試樣板預(yù)熱溫度140℃十分接近，而焊接過(guò)程中層間溫度大都集中在200℃，該溫度已經(jīng)超出了由經(jīng)驗(yàn)公式所計(jì)算出來(lái)的焊接后溫度，這表明在焊接過(guò)程中，后續(xù)堆焊工藝對(duì)前道工序具有消氫的效果，而在焊接后冷卻過(guò)程中，堆焊層在一定的時(shí)間范圍內(nèi)處于消氫狀態(tài)。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)不銹鋼熱絲TIG堆焊緩冷工藝進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，其結(jié)論主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）試驗(yàn)結(jié)果表明，采用不銹鋼熱絲TIG堆焊緩冷工藝提高了堆焊層的焊接質(zhì)量；

（2）通過(guò)對(duì)不銹鋼熱絲TIG堆焊工藝過(guò)程進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，熱絲TIG堆焊所得的不銹鋼堆焊層焊縫和熱影響區(qū)域內(nèi)的氫含量較少。

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