復合鋼板焊接工藝研究

文/關斌斌　大連華銳重工冶金設備制造有限公司　遼寧大連　116045

復合鋼板焊接工藝研究

文/關斌斌大連華銳重工冶金設備制造有限公司遼寧大連116045

介紹了BFe30-l-l/Q345R復合鋼板的焊接工藝，分析了BFe30-l-l/Q345R復合鋼板的焊接接頭進行焊接工藝評定試驗，結果表明，焊接后的復層銅與基層鋼熔合良好。

復合材料；焊接技術

本文針對BFe30-l-l/Q345R復合材料的焊接接頭進行研究。研究表明，BFe30-l-l/Q345R復合材料焊接基層采用J507（E5015）焊條，過渡處采用純鎳焊條，復合層采用ECu2NiB焊條。嚴格控制焊接工藝及BFe30-1-1材料的S，P，Pb等雜質的含量，BFe30-l-l/Q345R復合材料接頭性能滿足相應的技術要求。

1、焊接性分析

1.1材料的化學成分

BFe30-l-l及Q345R的化學成分見表1和表2

1.2焊接性

BFe30-1-1銅合金是以銅、鎳為基的合金，由于含有較多的合金元素，與鉛、鉍等有害雜質在晶粒間可形成低熔點共晶體，從而易產生熱裂紋，鉛和鉍的熔點很低（鉛的熔點為327.4℃，鉍的熔點為271℃），它們幾乎不溶于銅，少量存在于銅液中就可形成低熔點共晶體Cu+Pb（熔點326℃）和Cu+Bi（熔點270℃），這些低熔點物質在結晶后期以液態形式分布于固態α銅晶粒邊界，割斷了晶粒之間的聯系，使其高溫強度降低，導致裂紋的產生，另外BFe30-1-1合金中含有約30%的Ni，Q345R及Ni基焊絲中都存在著P、S等雜質，鎳與硫也能形成低熔點共晶，銅鎳合金的收縮率較大，這些都增加了產生熱裂紋的傾向。對于氣孔主要是由氫引起的，每100g液態銅在1100℃時可溶解16cm3的氫氣，在凝固冷卻過程中，當600℃時，溶解量僅為0.3cm3。由于銅的導熱性好，結晶速度快，氫往往來不及析出，而聚集于焊縫中形成氣孔。

2、焊接工藝實驗

2.1工藝特點和材料選擇

BFe30-l-l/Q345R復合鋼板是以Q345R為基層，通過爆炸焊接鐵白銅BFe30-1-1制成復合板，首先焊接鋼基層，即焊接Q345R，而后焊接過渡層，即焊接Q345R與BFe30-1-1復合連接部分，這部分是焊接復合材料的關鍵，最后焊接復合層BFe30-1-1。

本試驗對于BFe30-l-l/Q345R復合鋼板的對接接頭的焊接，確定用焊條電弧焊，基層采用J507（E5015），而后用純鎳焊條ENi-1焊接復合層與基層的過渡處，最后用焊條ECuNiB焊接。

2.2焊接工藝試驗

2.2.1坡口形式

試板坡口采用砂輪修磨，電動銑刀清理。坡口形式如圖1所示。

圖1　坡口尺寸

2.2.2Q345R的焊接工藝

焊前母材去油、去銹、去污，80～100℃預熱，為保證焊接過程中的層間溫度焊條使用前需經200～250℃烘培1～2h，80～100℃烘箱保溫。采用短弧焊。

2.2.3過渡層的焊接工藝

焊前坡口周圍徹底去油、去污、去銹，仔細清理基層焊根，圓滑過渡，滲透探傷無缺陷后方可進行焊接。

2.2.4復合層BFe30-l-l的焊接工藝

銅合金焊接極易出現缺陷，由于其自身在熔化狀態下吸氣能力特別強，在冷卻過程中氣體來不及溢出，易形成氣孔。焊接過程中熱應力大，低熔點共晶的出現容易造成裂紋。為防止這兩種主要缺陷，焊接采用手工鎢極氬弧焊，加強焊接區域的保護，防止有害氣體的侵入。在條件允許的情況下，還可以加拖罩保護。焊接前，除了要做一些常規清理，還不允許毛刺和夾角的存在。層溫應控制在100℃以下。

2.2.5焊后檢查

焊后滲透著色檢驗符合JB4730-2005Ⅰ級規定，X射線檢查符合JB4730-2005Ⅱ級的規定。

3、宏觀檢查

用NEOPHOT21金相顯微鏡分別進行金相和宏觀檢驗。焊件經機械拋光浸蝕后，宏觀觀察被檢測焊件的焊縫、熔合區、熱影響區，均未發現裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合等宏觀缺陷，其低倍組織見圖2。

圖2　焊件低倍組織1.5X

結語：

對于BFe30-l-l/Q345R復合鋼板的對接接頭的焊接，可以采用基層使用J507（E5015），而后用純鎳焊條ENi-1焊接復合層與基層的過渡處，最后用焊條ECuNiB焊接的焊接工藝方法。

［1］中國機械工程學會焊接學會編.焊接手冊（第二卷）.北京：機械工業出版社，1992.

［2］顧福明.換熱器管子與復合管板的焊接工藝研究.焊接技術，2002（3）.

［3］浙江省機械工程學會焊接分會編.實用工程材料焊接手冊.北京：機械工業出版社，2004.

［4］曹志明，顧福明.海水換熱器BFe30-1-1的焊接工藝試驗.焊接技術，2003（4）.