耦合電弧熱絲GTAW金屬過(guò)渡控制及堆焊層耐蝕性研究.pdf

1、高爐煤氣是工業(yè)煉鐵中重要的二次能源，因其產(chǎn)出量較大并且含有很高的熱值，因此將這種可燃性的能源作為可利用能源使用，可是由于剛出爐的高爐煤氣含塵量大，必須經(jīng)過(guò)除塵之后才能使用。傳統(tǒng)的濕法除塵技術(shù)雖然已經(jīng)成熟，但需要用大量的水沖、產(chǎn)生大量污水、耗能大以及設(shè)備占地大等無(wú)法解決的重大問(wèn)題。為解決這一問(wèn)題，干法除塵技術(shù)的出現(xiàn)解決了濕法除塵技術(shù)的上述問(wèn)題，然而干法除塵技術(shù)不能脫除高爐煤氣中的酸性腐蝕氣體，給運(yùn)輸?shù)墓艿缼?lái)了巨大的腐蝕問(wèn)題，成為干法除塵

2、技術(shù)普遍推廣應(yīng)用的主要制約因素。
　　本研究利用堆焊工藝在管道內(nèi)壁表面堆焊耐腐蝕金屬，是解決高爐煤氣管道腐蝕的一種有效手段。為了最有效的發(fā)揮堆焊層的作用，希望能夠采取降低堆焊層稀釋率的焊接方法進(jìn)行施焊。因此，提出了耦合電弧熱絲無(wú)極惰性氣體保護(hù)焊（Arcing-wire GTAW）方法，期待解決上述問(wèn)題。該方法使用兩個(gè)電源，一個(gè)電源的正負(fù)電極分別與母材和鎢極焊槍相連，形成主電弧即焊接電弧；另一個(gè)焊接電源的正負(fù)電極分別與熔化極焊槍和鎢

3、極焊槍相連，形成側(cè)電弧即預(yù)熱電弧。在堆焊過(guò)程中，該方法能夠分離對(duì)于母材和焊絲的熱輸入，因此堆焊層稀釋率可以得到很好的控制。利用Inconel625合金焊絲，采用高速攝像技術(shù)對(duì)Arcing-wire GTAW的熔滴過(guò)度行為進(jìn)行了觀察，并對(duì)預(yù)熱效能進(jìn)行分析；對(duì)堆焊后焊縫宏觀形貌和顯微組織進(jìn)行研究；計(jì)算了不同焊接工藝規(guī)范對(duì)稀釋率以及稀釋率對(duì)焊縫成分的影響；利用失重法對(duì)不同稀釋率下堆焊層耐蝕性進(jìn)行研究。結(jié)果表明，Arcing-wire GTAW

4、堆焊時(shí)，焊接工藝規(guī)范影響金屬過(guò)渡形式。送絲速度適中時(shí)，熔滴過(guò)渡平穩(wěn)；送絲速度較小時(shí)，呈大滴過(guò)渡；送絲速度較大時(shí)，呈無(wú)熔滴過(guò)渡。增加焊接電流和預(yù)熱電流，金屬過(guò)渡形式會(huì)向熔滴過(guò)渡形式轉(zhuǎn)變。降低側(cè)弧電壓，焊絲端頭的金屬不能夠完全熔化，只有一部分金屬產(chǎn)生熔滴過(guò)渡。增加焊絲伸出長(zhǎng)度，熔滴過(guò)渡頻率有所降低。采用電弧加熱焊絲，加熱效能要比傳統(tǒng)熱絲GTAW有所提高；熔滴過(guò)渡形式雖然沒(méi)有無(wú)熔滴過(guò)渡形式加熱效能高，但卻保證了分離焊絲和母材熱輸入的能力。通過(guò)

5、Arcing-wire GTAW方法在20G表面采用Inconel625焊絲進(jìn)行了堆焊工藝試驗(yàn)。接頭結(jié)合良好，沒(méi)有產(chǎn)生分離現(xiàn)象，無(wú)氣孔、夾渣及裂紋等表面宏觀缺陷。增加電流，熔深加深，堆寬和堆高也增加；增加電流，熔深變淺，當(dāng)達(dá)到150A時(shí)堆焊層金屬明顯鋪展開(kāi)；增加焊接速度，堆焊層寬度和高度均有所降低。顯微硬度具有一定的變化趨勢(shì)，其中熱影響區(qū)硬度＞母材硬度＞堆焊層硬度，最高硬度值可達(dá)到230HV。堆焊層為柱狀樹(shù)枝晶，無(wú)裂紋、氣孔等缺陷；堆焊

6、層與基體界面熔合良好，沒(méi)有產(chǎn)生分離現(xiàn)象；堆焊層中個(gè)合金元素分布均勻且隨著堆焊稀釋率的增加堆焊層中Cr、Ni、Nb、Mo元素含量不斷降低，相反，F(xiàn)e元素的含量不斷增加；該焊接工藝可以有效地降低堆焊稀釋率并且最低可以控制在7％以下，抑制了元素偏析現(xiàn)象。選擇鎳基合金標(biāo)準(zhǔn)腐蝕試驗(yàn)條件，50℃的10%FeCl3腐蝕溶液，對(duì)稀釋率分別為12.9%、10.6%、7.4%的試樣及基體20G進(jìn)行7天的腐蝕試驗(yàn)。稀釋率較低的Inconel625堆焊層耐點(diǎn)蝕