耦合电弧热丝GTAW金属过渡控制及堆焊层耐蚀性研究

发布时间：2018-02-01 03:20

本文关键词： Arcing-wire GTAW 堆焊金属过渡组织结构腐蚀　出处：《佳木斯大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：高炉煤气是工业炼铁中重要的二次能源,因其产出量较大并且含有很高的热值,因此将这种可燃性的能源作为可利用能源使用,可是由于刚出炉的高炉煤气含尘量大,必须经过除尘之后才能使用。传统的湿法除尘技术虽然已经成熟,但需要用大量的水冲、产生大量污水、耗能大以及设备占地大等无法解决的重大问题。为解决这一问题,干法除尘技术的出现解决了湿法除尘技术的上述问题,然而干法除尘技术不能脱除高炉煤气中的酸性腐蚀气体,给运输的管道带来了巨大的腐蚀问题,成为干法除尘技术普遍推广应用的主要制约因素。利用堆焊工艺在管道内壁表面堆焊耐腐蚀金属,是解决高炉煤气管道腐蚀的一种有效手段。为了最有效的发挥堆焊层的作用,希望能够采取降低堆焊层稀释率的焊接方法进行施焊。因此,提出了耦合电弧热丝无极惰性气体保护焊(Arcing-wire GTAW)方法,期待解决上述问题。该方法使用两个电源,一个电源的正负电极分别与母材和钨极焊枪相连,形成主电弧即焊接电弧;另一个焊接电源的正负电极分别与熔化极焊枪和钨极焊枪相连,形成侧电弧即预热电弧。在堆焊过程中,该方法能够分离对于母材和焊丝的热输入,因此堆焊层稀释率可以得到很好的控制。利用Inconel625合金焊丝,采用高速摄像技术对Arcing-wire GTAW的熔滴过度行为进行了观察,并对预热效能进行分析;对堆焊后焊缝宏观形貌和显微组织进行研究;计算了不同焊接工艺规范对稀释率以及稀释率对焊缝成分的影响;利用失重法对不同稀释率下堆焊层耐蚀性进行研究。结果表明,Arcing-wire GTAW堆焊时,焊接工艺规范影响金属过渡形式。送丝速度适中时,熔滴过渡平稳;送丝速度较小时,呈大滴过渡;送丝速度较大时,呈无熔滴过渡。增加焊接电流和预热电流,金属过渡形式会向熔滴过渡形式转变。降低侧弧电压,焊丝端头的金属不能够完全熔化,只有一部分金属产生熔滴过渡。增加焊丝伸出长度,熔滴过渡频率有所降低。采用电弧加热焊丝,加热效能要比传统热丝GTAW有所提高;熔滴过渡形式虽然没有无熔滴过渡形式加热效能高,但却保证了分离焊丝和母材热输入的能力。通过Arcing-wire GTAW方法在20G表面采用Inconel625焊丝进行了堆焊工艺试验。接头结合良好,没有产生分离现象,无气孔、夹渣及裂纹等表面宏观缺陷。增加电流,熔深加深,堆宽和堆高也增加;增加电流,熔深变浅,当达到150A时堆焊层金属明显铺展开;增加焊接速度,堆焊层宽度和高度均有所降低。显微硬度具有一定的变化趋势,其中热影响区硬度母材硬度堆焊层硬度,最高硬度值可达到230HV。堆焊层为柱状树枝晶,无裂纹、气孔等缺陷;堆焊层与基体界面熔合良好,没有产生分离现象;堆焊层中个合金元素分布均匀且随着堆焊稀释率的增加堆焊层中Cr、Ni、Nb、Mo元素含量不断降低,相反,Fe元素的含量不断增加;该焊接工艺可以有效地降低堆焊稀释率并且最低可以控制在7%以下,抑制了元素偏析现象。选择镍基合金标准腐蚀试验条件,50℃的10%FeCl3腐蚀溶液,对稀释率分别为12.9%、10.6%、7.4%的试样及基体20G进行7天的腐蚀试验。稀释率较低的Inconel625堆焊层耐点蚀和抗氯离子腐蚀能力优于高稀释率的堆焊层,降低其腐蚀速率,三组试样的腐蚀速率比值接近于3:1.5:1。因此,利用Arcing-wire GTAW进行焊接能够降低堆焊层稀释率,改善堆焊层成分,从而降低堆焊层腐蚀速率。
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【学位授予单位】：佳木斯大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG455

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