選用ER316L焊絲，采用自動(dòng)鎢極惰性氣體保護(hù)（TIG）焊結(jié)合擺動(dòng)焊接技術(shù)，在焊槍不同擺動(dòng)幅度（2，3，4 mm）下對(duì)304L不銹鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)板焊接試驗(yàn)，研究了擺動(dòng)幅度對(duì)接頭焊縫顯微組織、物相組成、顯微硬度和耐腐蝕性能的影響。結(jié)果表明：不同擺動(dòng)幅度下接頭焊縫的組織主要由γ-奧氏體和δ-鐵素體組成；隨著擺動(dòng)幅度增加，γ相（111）晶面衍射峰強(qiáng)度降低，δ相（110）晶面衍射峰強(qiáng)度增加，較大擺動(dòng)幅度（3，4 mm）下δ-鐵素體以骨架狀沿γ-奧氏體柱狀晶/等軸晶的晶界分布。隨著擺動(dòng)幅度增加，由于δ-鐵素體含量增加、γ-奧氏體含量減少且晶粒細(xì)化，焊縫硬度提高，自腐蝕電位減小，自腐蝕電流密度增大，耐腐蝕性能降低。
01、研究背景
304L不銹鋼具有優(yōu)異的耐腐蝕性能、耐熱性、耐微酸性和良好的力學(xué)性能、加工性能等，廣泛應(yīng)用于核電站關(guān)鍵設(shè)備（如第二代核電站乏燃料水池），但在服役過(guò)程中會(huì)因長(zhǎng)期處于含特定離子的水介質(zhì)環(huán)境而發(fā)生局部腐蝕甚至開(kāi)裂。焊接是修復(fù)上述局部缺陷的主流方法，其中鎢極惰性氣體保護(hù)（TIG）焊因具有焊接質(zhì)量高、焊接過(guò)程穩(wěn)定和成本低等優(yōu)點(diǎn)成為常用方法。目前，有關(guān)304L不銹鋼TIG焊接的研究主要集中在對(duì)接焊和堆焊修復(fù)方面。研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)高的熱輸入會(huì)使304L不銹鋼TIG對(duì)接接頭的顯微硬度降低，力學(xué)性能下降。HU等研究發(fā)現(xiàn)，單層多道TIG堆焊層內(nèi)部存在氣孔及多處未熔合缺陷。在采用對(duì)接焊或堆焊修復(fù)板材局部缺陷時(shí)，修復(fù)區(qū)域的熱量較集中，易引起該區(qū)域組織粗化、性能劣化，并因較高的殘余應(yīng)力而產(chǎn)生新的焊接缺陷。補(bǔ)強(qiáng)板焊接通過(guò)將補(bǔ)強(qiáng)板覆蓋于待修復(fù)板材（底板）缺陷區(qū)域，可有效分散熱量，避免板材性能劣化。然而，TIG焊存在焊縫熔深淺、熔透能力有限的問(wèn)題，容易導(dǎo)致補(bǔ)強(qiáng)板邊緣與母材的連接強(qiáng)度不足，降低修復(fù)質(zhì)量。在焊接過(guò)程中對(duì)焊槍引入周期性擺動(dòng)，可以優(yōu)化熔池流動(dòng)與焊縫形貌，細(xì)化晶粒，從而提升接頭力學(xué)性能。針對(duì)補(bǔ)強(qiáng)板的TIG焊，焊槍擺動(dòng)幅度是擺動(dòng)TIG焊接中最關(guān)鍵的工藝參數(shù)之一，其通過(guò)改變電弧作用區(qū)域和熔池動(dòng)力學(xué)行為，對(duì)焊縫成形、缺陷控制及力學(xué)性能產(chǎn)生系統(tǒng)性影響。為此，作者采用自動(dòng)TIG焊結(jié)合擺動(dòng)焊接技術(shù)，在不同焊槍擺動(dòng)幅度下對(duì)304L不銹鋼進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)板焊接試驗(yàn)，研究了焊槍擺動(dòng)幅度對(duì)接頭組織和性能的影響，擬為核電用不銹鋼補(bǔ)強(qiáng)板修復(fù)提供技術(shù)參考。
02、研究亮點(diǎn)
1 試樣制備與試驗(yàn)方法
本章節(jié)重點(diǎn)介紹了試驗(yàn)材料、焊接參數(shù)及后續(xù)分析方法。母材為304L不銹鋼底板和補(bǔ)強(qiáng)板，焊絲為ER316L。采用自動(dòng)TIG焊接設(shè)備，在三種擺動(dòng)幅度（2、3、4 mm）下施焊，并詳細(xì)列出了焊接電流、速度等工藝參數(shù)。焊接后通過(guò)線切割制備金相試樣，使用光學(xué)顯微鏡觀察組織，XRD分析物相組成，維氏硬度計(jì)測(cè)試焊縫硬度，電化學(xué)工作站評(píng)估耐腐蝕性能。
2 試驗(yàn)結(jié)果與討論
本章節(jié)重點(diǎn)分析了焊槍擺動(dòng)幅度對(duì)304L不銹鋼焊接接頭組織與性能的影響。隨著擺動(dòng)幅度增加，焊縫中γ-奧氏體含量減少，δ-鐵素體含量增加，且?jiàn)W氏體晶粒細(xì)化，導(dǎo)致顯微硬度提高。同時(shí)，擺動(dòng)幅度增大使冷卻速率加快，抑制了δ-鐵素體相變，形成更多殘留鐵素體。熔合區(qū)組織比焊縫更細(xì)小，鐵素體含量更高。性能方面，擺動(dòng)幅度增大使焊縫耐腐蝕性能下降，自腐蝕電位負(fù)移，腐蝕電流密度增大，歸因于奧氏體含量減少和晶界增多。擺動(dòng)幅度2 mm時(shí)綜合性能較優(yōu)。
不同擺動(dòng)幅度下接頭焊縫和熔合區(qū)的顯微組織
03、結(jié)束語(yǔ)
（1）不同擺動(dòng)幅度（2，3，4 mm）下接頭焊縫組織主要為γ-奧氏體+δ-鐵素體。隨著擺動(dòng)幅度增加，γ相（111）晶面衍射峰強(qiáng)度降低，半高寬增加，δ相（110）晶面衍射峰強(qiáng)度增加，較大擺動(dòng)幅度（3，4 mm）下δ-鐵素體以骨架狀沿γ-奧氏體柱狀晶/等軸晶的晶界分布。
（2）隨著擺動(dòng)幅度增加，由于δ-鐵素體含量增加、γ-奧氏體含量減少且晶粒細(xì)化，接頭焊縫的顯微硬度提高，焊縫的自腐蝕電位減小，自腐蝕電流密度增大，耐腐蝕性能下降。
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
