20G高壓鍋爐管的焊接工藝認(rèn)可試驗(yàn)

16Mn無(wú)縫鋼管攪拌摩擦焊焊接接頭具有無(wú)氣孔，晶粒細(xì)小，疲勞性能、拉伸性能和彎曲性能良好，焊接時(shí)無(wú)塵煙、無(wú)飛濺，節(jié)能，無(wú)需焊絲和保護(hù)氣體，焊后殘余應(yīng)力和變形小等優(yōu)點(diǎn)，是一種適用性很好的焊接方法。銅鉻合金由于具有較高的強(qiáng)度、硬度，良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性及耐腐蝕性，是制備電阻焊電極、金屬模具、大型高速渦輪發(fā)電機(jī)導(dǎo)條、電動(dòng)工具轉(zhuǎn)向器等的優(yōu)選材料。在發(fā)電機(jī)導(dǎo)條、電動(dòng)工具轉(zhuǎn)向器的加工制造過程中需要對(duì)銅鉻合金進(jìn)行焊接，目前，主要用熔焊、壓力焊和釬焊等方法。由于銅本身物化性能以及雜質(zhì)元素的影響，其接頭容易出現(xiàn)氣孔，強(qiáng)度、耐蝕性下降以及焊接變形大等問題。目前關(guān)于銅鉻合金攪拌摩擦焊焊接接頭組織和性能研究的報(bào)道并不多，為此，作者分別對(duì)固溶態(tài)和時(shí)效態(tài)銅鉻合金的攪拌摩擦焊焊接接頭顯組織、硬度和電導(dǎo)率進(jìn)行對(duì)比研究，為攪拌摩擦焊接用于鉻合金提供試驗(yàn)依據(jù)。

16Mn無(wú)縫鋼管固溶態(tài)銅鉻合金焊接接頭基體的晶粒較粗大，焊核區(qū)為細(xì)小的等軸晶，熱機(jī)影響區(qū)晶粒尺寸略大于焊核區(qū)，并有一定的流向性，熱影響區(qū)晶粒與基體的相差不大;焊核區(qū)的硬度 為78HB，距離焊縫中心越遠(yuǎn)硬度越低，直至達(dá)基體硬度。

16Mn無(wú)縫鋼管時(shí)效態(tài)銅鉻合金接頭基體組織為大小不均的等軸晶，焊核區(qū)晶粒細(xì)化，分布不均勻;熱機(jī)影響區(qū)晶粒被拉長(zhǎng)，具有一定的流向性;熱影響區(qū)晶粒較基體的略有長(zhǎng)大;焊核區(qū)的硬度 ，為113HB，距離焊縫中心越遠(yuǎn)硬度越低，熱影響區(qū)硬度 ，為91HB，之后回升到基體硬度。

固溶態(tài)銅鉻合金接頭焊核區(qū)的電導(dǎo)率 ，為73.3%IACS，距離焊縫中心越遠(yuǎn)電導(dǎo)率越小;時(shí)效態(tài)合金焊接接頭電導(dǎo)率由基體到焊縫區(qū)逐漸減小，焊核區(qū) ，為78.1%IACS。

20G高壓鍋爐管為Fe-25Ni-15Cr基高溫合金，加入Mo、Ti、Al、V及量P，主要通過時(shí)效析出γ’-Ni3相進(jìn)行強(qiáng)化，同時(shí)由于Cr的存在，具有良好的抗腐蝕性能。該合金在650℃以下具有高的屈服強(qiáng)度和持久、蠕變強(qiáng)度，并且具有較好的加工塑性及滿意的焊接性能，因此常被用作航空緊固件等。

研究人員將20g高壓鍋爐管經(jīng)線切割加工成Φ10mm的棒材，對(duì)試樣進(jìn)行編號(hào)，分別使用3種不同的熱處理方法，研究時(shí)效及時(shí)效溫度對(duì)優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)20g高壓鍋爐管組織與力學(xué)性能的影響，以獲得綜合性能。

研究結(jié)果表明： 1.700℃時(shí)效能將固溶后的20g高壓鍋爐管的抗拉強(qiáng)度提高51%。達(dá)到853.7MPa，屈服強(qiáng)度提高了41%，達(dá) 到485.6MPa，伸長(zhǎng)率和斷面收縮率有所下降，分別為23.3%和23.9%。這是由于在時(shí)效過程中析出了細(xì)小且彌散分布于基體的γ’-Ni3相起到了沉淀強(qiáng)化的作用。

2.將時(shí)效溫度提高到718℃，γ’相析出數(shù)量增加，20g高壓鍋爐管的抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步提高，達(dá)到1055MPa和647.3MPa，伸長(zhǎng)率和斷面收縮率與700℃時(shí)效相比略有回升，達(dá)到24.7%和26.9%。因此，982℃固溶+718℃時(shí)效能使合金獲得較好的綜合力學(xué)性能。