搜索
HS367M焊丝焊接OCr13Ni4-6M0材料的焊接工艺试验研究摘要：本文通过HS367M焊丝用于OCr13Ni5M0材料的焊接工艺性试验及焊接接头性能试验，并对试验结果进行分析，进一步验证HS367M焊丝的可靠性，从而得出该焊丝适用于我厂推广使用的结论。关键词可靠性综合机械性能一、前言我厂焊接OCr13Ni4-6M0马氏体不锈钢材料传统工艺都是使用A307不锈钢焊条，由于该焊条的焊缝组织和机械性能均与OCr13Ni4-6M0材料有较大差别，往往不能保证产品的耐磨，耐腐蚀，汽蚀及强度要求。为了提高产品的质量，我厂特从哈尔滨焊接研究所引进了用于焊接OCr13Ni4-6M0材料的专用焊丝HS367M，为了验证该焊丝的可靠性，在我厂现有条件下进行了焊接工艺性能试验。1焊丝工艺性试验1.1焊接试板焊接试板为130×20×400×2件OCr13Ni5MO板材,采用两块板“×”坡口对接（坡口由机加工成形）试板焊后经590°±10℃退火，保温8小时，出炉温度≤150℃。1.2选择最佳工艺规范：为了满足焊接过程中飞溅小，电弧燃烧稳定，焊缝成型良好，无工艺缺陷，根据焊丝使用规范要求，经多次反复试验得出最佳焊接工艺规范：焊接电流200—230A，电压25—28V，旋焊速度30cm/min，焊接使用保护气体为95%Ar十5%CO2混合气体。本试验用焊机为CO2焊机，焊缝清根焊透，焊缝打磨与母材表面平齐，焊缝经超声波探伤无缺陷后进行接头性能试验取样。2焊接接头性能试验及结果分析焊接接头性能试验的取样位置，试样尺寸，试验要求及方法按工艺文件及相应国家标准由我厂质检处理化室进行试验，分别进行了拉伸试验，冲击试验，硬度试验，弯曲试验。试验结果如下：2.1焊接接头的拉伸试验共5根拉伸试样，编号为C1-C5，试验设备WE-600（60吨万能材料试验机），试验方法按GB228-87）进行，试验结果见表1表1结果指标编号抗拉强度N/mm2延伸率δ10%收缩率ψ%C1889.91943.7C2897.618.641.3C3784.311.552.3C4912.914.739.1C5918.019.337.2平均值880.516.642.7图一试样拉断情况见图一照片所示，箭头所指为焊缝，由该图可见五根拉早试样均断在母材上，从而可知，焊缝金属材料的强度高于母材OCr13Ni5Mo。固此HS367M焊丝具有较高的强度，其抗拉强度大于880.5N/mm2。2.2焊缝金属冲击试验共4个冲击试样，偏号为A1-A4，V型缺口开在焊缝金属上，试验设备JB-30B冲击试验机，试验方法按GB229-84进行。表二冲击值akvJ/cm2结果（ak）编号区域A1A2A3A4平均值焊缝冲击125123.7131.2118.7124.7图二冲击断裂试样见图二照片所示,由冲击试验可知：焊缝金属冲击值高达124.7J/cm2，远远高于国家标准对母材OCr13Ni5Mo冲击值（≥60J/cm2）的要求，因此HS367M焊丝冲击韧性好。2.3焊缝与母材硬度试验本试验在焊缝及母材上分别测试其布氏硬度，试验设备为HX-20里氏硬度仪，试验结果见表三表三结果指标区域HB焊缝金属215母材303每个硬度值为8点测试的平均值由硬度试验可知：焊缝金属硬度（HB215）低于母材硬度（HB303），故HS367M焊丝塑性好，且优于母材。2.4焊接接头的弯曲试验共3件弯曲试样，编号为D1-D3，试验设备为WE-600，试验方法按焊接接头变曲试验要求及标准进行，变曲结果见表4表四试样编号D1D2D3弯曲结果弯曲角度52°63°82.4°均未产生裂纹弯曲试样见图三照片所示，箭头所指为焊缝。由弯曲试验可知：焊接头弯曲52°、63°、82.4°三种角度均未产生裂纹。该焊缝金属材料抗弯性能良好，其弯曲性能远远高于母材。图三从以上四项试验结果分析可知，HS367M焊丝材料具有抗拉强度高，冲击韧性好，硬度低，塑性好，冷弯性能好的优点，据材料科学理论及有关实验研究证明该焊接材料还具有较高的断裂韧性及疲劳极限，因此，HS367M焊丝具有优良的综合机械性能。据有关资料介绍，HS367M焊丝材质OCr17Ni6M0。合金系，组织类型为M十δ-铁素体十A三相组织。母材OCr13Bni4-6M0组织为M十逆变奥氏体（正回火），组织类型中的马氏体（M）均为板条马氏体，由于HS367M焊丝材质中板条马氏体组织很细，又被奥氏体（A）包围，因此在具有较高强度的同时，又具有很高的塑韧性，上述试验已予证明。又由于HS367M焊丝的成份及组织比传统工艺使用的A307不锈钢焊条更为接近母材OCr13Ni4-6M0（A307、C≤0.15%，Cr22-25%，Nin12-14%，基本组织为奥氏体），并经实践证明，该HS367M焊丝与母材OCr13Ni4-6M0焊接匹配性良好。由上分析可知，HS367M焊丝用于水轮机转轮等马氏体不锈钢OCr13Ni4-6M0材料的焊接，将进步提高产品的耐磨，耐腐蚀，汽蚀性及强度要求，从而提高产品质量，该焊丝在我厂的实际应用也证明，HS367M焊丝的焊接工艺性和切削加工性均较理想，焊接工效高，劳动强度低，综合经济效益好，目前已在我厂普遍推广使用。3结论(1)HS367M焊丝用于OCr13Ni4-6M0的最佳焊接规范为：焊接电流200-230A，电压为25-28V，施焊速度为30cm/min，焊接用保护气体为95%Ar十5%CO2混合气体。（2）HS367M焊丝的焊缝强度，冲击韧性，塑性及抗弯性能均高于马氏体钢OCr13Ni4-6M0，也优于A307不锈钢焊条的焊缝，完全适用于OCr13Ni4-6M0材料的焊接。参考资料1、H97-01重水工艺文件2、《ZGCr13Ni5Mo马氏体不锈钢同材质及三相焊接材料马氏体动态相变过程的研究》哈尔滨焊接所。