【正文】 Accepted 10 August 2020。 最后感謝所有幫助我的同學(xué)和老師，同時(shí)為他們送上我誠(chéng)摯的祝福 太原科技大學(xué)（論文 ） 32 附錄 Mechanical property variation within Inconel 82/182 dissimilar metal weld between low alloy steel and 316 stainless steel Changheui Janga, , Jounghoon Leea, Jong Sung Kimb and Tae Eun Jinb aDepartment of Nuclear and Quantum Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology, 3731, Guseongdong, Yuseonggu, Daejeon 305701, Republic of Korea. bKorea Power Engineering Company, 3609 Mabukri, Guseongeup, Yonginsi, Gyeonggido 449713, Republic of Korea. Received 1 February 2020。另外，在太原重機(jī)廠的實(shí)習(xí)增加了我們的實(shí)踐知識(shí)和對(duì)擴(kuò)大了我們的眼界。這次論文的寫(xiě)作過(guò)程中， 權(quán)旺林 老師不僅為我們提 供了一些珍貴的資料，而且還經(jīng)常指導(dǎo)我們的寫(xiě)作，因而此論文才能得以按計(jì)劃完成，同時(shí) 權(quán)旺林 老師在選擇論文題目的時(shí)候，給我跟很大的自主發(fā)揮空間 ,考慮到我們以后即將進(jìn)入社會(huì)，一定會(huì)遇到一些實(shí)際性的問(wèn)題，因此我們 可以 選擇目前社會(huì)上經(jīng)常會(huì)遇到一些實(shí)際問(wèn)題作為我們的論文題目。 通過(guò)做本設(shè)計(jì)使我了解了 0Cr18Ni9鋼和 16MnR鋼的焊接在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì) 0Cr18Ni9鋼和 16MnR鋼的性能及焊接特點(diǎn)也有了較深入的理解。 多層焊時(shí)應(yīng)注意打底焊與其它焊層的不同 ,注意個(gè)焊層間溫度控制以及焊接操作的注意事項(xiàng) 。 0Cr18Ni9鋼和 16MnR鋼的焊接使用二氧化碳?xì)獗：笗r(shí)的工藝評(píng)定結(jié)果表明所選擇的焊接規(guī)范是可行的，即 E309LT11藥芯焊絲進(jìn)行焊接工藝試驗(yàn) ,焊絲規(guī)格為直徑 ,CO2純度 %，打底時(shí)焊接電流和焊接電壓分別選擇直流反接90140A和 1924V，焊接速度選擇 917cm/min，填充時(shí)焊接電流和電壓分別選擇直流反接 160—280A和 24—32V，焊接速度選擇 2050 cm/min的二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊。 分析及結(jié)論：根據(jù) JB47082020標(biāo)準(zhǔn)對(duì) 0Cr18Ni9+16MnR(δ=10)V型坡口對(duì)接，埋弧焊進(jìn)行焊接工藝評(píng)定，各項(xiàng)性能符合要求，該項(xiàng)工藝評(píng)定合格。 射線探傷的實(shí)質(zhì)是根據(jù)被檢工件 與其內(nèi)部缺陷戒指對(duì)射線能量密度的衰減程度的不同，而引起射線透過(guò)工件后的強(qiáng)度差異，使缺陷能在射線底片或 X光電視屏幕上顯示出來(lái) [28]。 太原科技大學(xué)（論文 ） 28 焊后檢驗(yàn) 近些年來(lái)，鍋爐、壓力容器等向高參數(shù)及大型化方向發(fā)展使工作條件日益苛刻、復(fù)雜，要求這些焊接結(jié)構(gòu)必須是高質(zhì)量的，但制造過(guò)程中要做到不產(chǎn)生焊接缺陷是不太現(xiàn)實(shí)的，因此焊接檢驗(yàn)技術(shù)就顯得十分必要。觀察到的金相組織如圖 太原科技大學(xué)（論文 ） 27 1 2 圖 0Cr18Ni9+16MnR焊接時(shí)各個(gè)部位的金相組織 化學(xué)成分分析 表 H1Cr24Nil3埋弧焊的焊縫裂紋處化學(xué)成分分析結(jié)果 試樣 編號(hào) 化學(xué)成分 備注 C S P Si Mn Cr Ni 試樣名稱(chēng) 1 0Cr18Ni9+16MnR 組織分析 通過(guò)對(duì)斷口形貌特征進(jìn)行全面的觀察與分析可進(jìn)而研究斷裂的類(lèi)型、方式、 路徑、過(guò)程、性質(zhì)、原因和機(jī)理等。 彎曲試驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)果可以看出，只有在背彎時(shí)焊縫發(fā)生了斷裂，其原因是在焊接過(guò)程中，由于焊縫受熱不均勻，焊縫上下表面析熱不同，導(dǎo)致焊接角變形，在彎曲試驗(yàn)中引起焊 縫下表面的斷裂，由此結(jié)果可以看出，焊縫的性能滿足了材料的使用性能。 沖擊試驗(yàn)結(jié)果表明， 0Cr18Ni9鋼和 16MnR鋼兩側(cè)的沖擊吸收功都能滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求， 16MnR焊接熱影響區(qū)的沖擊韌性低于基體的沖擊韌性，這是由于熱影響區(qū)中的液化裂紋弱化了基體的結(jié)果。具體如下： 拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，試樣的拉斷位置均在 16MnR母材一側(cè)上，此處明顯低于固溶處理狀態(tài)不銹鋼焊絲 的抗拉強(qiáng)度和 0Cr18Ni9母材一側(cè)，其原因是焊接接頭不銹鋼的組織為快速冷卻下的鑄態(tài)組織，這種組織狀態(tài)的強(qiáng)度明顯高于固溶態(tài)組織的強(qiáng)度。通過(guò) 焊接接頭彎曲試驗(yàn)可以 測(cè)定試件的抗彎強(qiáng)度和能反映塑性指標(biāo)的撓度，試驗(yàn)在萬(wàn)能材料機(jī)上進(jìn)行。由于 0Cr18Ni9鋼的塑韌性明顯比 16MnR鋼要好，因此沖擊試樣取在 16MnR鋼一側(cè)焊縫及相應(yīng)母材上，各取樣 3件，沖擊試樣的缺口開(kāi)在焊縫和 16MnR鋼母材 HAZ區(qū)上。拉伸試驗(yàn)在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)機(jī)以規(guī)定的速率均勻地拉伸試樣，試驗(yàn)機(jī)可自動(dòng)繪制出拉伸曲線圖 [24]。 焊縫力學(xué)性能試驗(yàn)及性能分析 焊接接頭拉伸試驗(yàn) 拉伸 試驗(yàn)是指在承受軸向拉伸載荷下測(cè)定材料特性的試驗(yàn)方法。這兩種材質(zhì)構(gòu)成的接頭，在焊后冷卻、熱處 理以及使用中，在熔合區(qū)附近產(chǎn)生很大的應(yīng)力，而異種鋼接頭區(qū)殘余應(yīng)力的存在是影響接頭強(qiáng)度和使用性能的重要原因。焊后處理如表： 熱處理工藝 溫度范圍（℃） 保溫時(shí)間（ h） 540560 焊后熱處理曲線 太原科技大學(xué)（論文 ） 23 表 ：焊后處理表 第四章 焊接工藝評(píng)定 16MnR鋼與 0Cr18Ni9鋼的線膨脹系數(shù)有明顯的差別，在 20~600℃溫度范圍內(nèi)， 16MnR鋼為（ ~） 106K1,而 0Cr18Ni9鋼為（ 16~） 106K1。因此，異種鋼后熱處理是否采用，選擇何種熱處理規(guī)范，需對(duì)具體構(gòu)件所用的鋼材、焊縫成分、結(jié)構(gòu)形狀等實(shí)際情況，進(jìn)行仔細(xì)分析，通過(guò)試驗(yàn)，才能確定。但當(dāng)異種母材的金相組織不同時(shí)，由于它們的物理性能不同，加熱冷卻后會(huì)導(dǎo)致原有的應(yīng)力重新分布，有可能使接頭局部應(yīng)力升高而引起裂紋。對(duì)異種鋼接頭來(lái)說(shuō)，由于焊接接頭與兩種被焊金屬的合金相結(jié)構(gòu)和性能不同，焊后熱處理的問(wèn)題要慎重考慮。焊接同種金相組織，而合金化程度不同的異種鋼，一般按其中一種焊接性較差的鋼來(lái)選擇合適的預(yù)熱溫度和規(guī)范，防止裂紋產(chǎn)生 [19]。熱軋時(shí)金屬塑性高，變形抗力低，大大減少了金屬變形的 能量消耗 [17]。 熱軋能改善金屬及合金的加工工藝性能，即將鑄造狀態(tài)的粗大晶粒破碎，顯著裂紋愈合，減少或消除鑄造缺陷，將鑄態(tài)組織轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃谓M織，提高合金的加工性能。 為了0Crl8Ni基體內(nèi)碳化物、 γ’ 相等以得到均勻的過(guò)飽和固溶體，便于時(shí)效時(shí)重新析出顆粒細(xì)小、分布均勻的碳化物，同時(shí)消除由于冷熱加工產(chǎn)生的應(yīng)力，使合金發(fā)生再結(jié)晶獲得適宜的晶粒度，以保證合金高溫抗蠕變性能[17]。焊接速度還直接決定著熱輸入量的大小，一般根據(jù)鋼材的淬硬傾向來(lái)選擇。 焊接速度 焊條電弧焊的焊接速度是指焊接過(guò)程中焊條沿焊接方向移動(dòng)的速度，即單位時(shí)間內(nèi)完成的焊縫長(zhǎng)度。電弧長(zhǎng)，電弧電壓高，反之則低。焊接電流越大，熔深越大，焊條熔化的快，焊接效率也越高，但是焊接電流太大時(shí)，飛濺和煙霧大，焊條尾部易發(fā)紅，部分涂層要失效或崩落，而且容易產(chǎn)生咬邊、焊瘤、燒穿等缺陷，增大焊件變形，焊接接頭的韌性降低；太原科技大學(xué)（論文 ） 20 焊接電流太小，則引弧困難，焊條容易粘連在工件上，電弧不穩(wěn)定，易產(chǎn)生未焊透、未熔合、氣孔和夾渣等缺陷，且生產(chǎn)率低。因此，采用熔化焊方法時(shí)，應(yīng)盡量采用小電流、高焊速、斷弧焊，以降低母材金屬熔化量，保證較小的熔合比 [7]。焊接線能量越大，母材熔入焊縫越多。熔合比為 15― 22%。 表 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊坡口角度、焊道層數(shù) 焊層 坡口角度 150 600 900 1 4850 4345 4043 2 4043 3540 2530 3 3639 2530 1520 4 3537 2025 1215 5 3336 1722 812 由于本設(shè)計(jì)選用的是 30mm的板厚，并采用對(duì)焊的焊接接頭，所以坡口選取V形坡口即可。因此，要采用合適的破口角度 [11]?？刂?熔合比即控制被焊金屬母材的熔化量，焊縫金屬合金稀釋度。根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝的需要開(kāi)坡口，弧焊的坡口形式應(yīng)根據(jù)焊件的機(jī)構(gòu)形式、厚度和技術(shù)要求選用，常用的坡口形式有：I形、 V形、 Y形、雙 Y形、 U形坡口點(diǎn)鈍邊等。 (6)為了使焊件在焊接以后緩慢而均勻地冷卻，防止焊縫及熱影響區(qū)出現(xiàn)裂紋，要對(duì)焊件進(jìn)行預(yù)熱。 項(xiàng)目 牌號(hào) 規(guī)格 化學(xué)成分 C Si Mn P S Cr Ni Mo Cu 母材 16MnR 0Cr18Ni9 30 30 1． 23 焊材 E309LT11 CO2 % 4 項(xiàng) 目 牌號(hào) 規(guī)格 標(biāo)準(zhǔn) 力學(xué)性能 屈服點(diǎn)（ MPa） 抗拉強(qiáng)度（ MPa） 伸長(zhǎng)率（％） V型橫向沖擊（ AKV） 彎曲 1800 母 材 16MnR 0Cr18Ni9 30 30 GB423792 GB66541996 355 270 535 605 27 50 37 （ O℃） d=2a 焊 材 E309LT1 1 CO2 % HG/T253793 45 40 太原科技大學(xué)（論文 ） 18 (4)選擇焊機(jī)及其極性；規(guī)定焊接規(guī)范；確定焊接順序。為了保證焊縫質(zhì)量在焊接以前必須把坡口表面的油、漆、銹等雜質(zhì)清除，范圍是焊縫兩側(cè)各 20— 30mm，必須使坡口表面出現(xiàn)金屬光澤。正確地加工坡口，是保證焊接質(zhì)量的必要條件。 表 材料化學(xué)成分及力學(xué)性能 焊接過(guò)程 焊前準(zhǔn)備 焊件焊前的清理工作 (1)檢查裝配間隙和坡口角度。 ， E309LT11藥芯焊絲 的化學(xué)成分及力學(xué)性能太原科技大學(xué)（論文 ） 17 如表 [2]。 16MnR鋼和 0Cr18Ni9鋼的焊接可以選擇低強(qiáng)匹配的原則。屈服強(qiáng)度是工程設(shè)計(jì)中確定使用應(yīng)力的主要依據(jù)，而抗拉強(qiáng)度是強(qiáng)度儲(chǔ)備的重要指標(biāo)。 焊縫與母材的韌性匹配有三種即超強(qiáng)匹配、等強(qiáng)匹配、以及低強(qiáng)匹配。 （ 5） .焊縫金屬組織具有穩(wěn)定性，其物理 性能要與兩母材相適應(yīng)。 （ 3） .能防止氣孔、夾渣、冷裂紋和熱裂紋等缺陷的產(chǎn)生，使焊縫具有一定的致密性。焊接異種材料時(shí)，焊接材料的選擇一般原則包括 [2]： （ 1） .保證焊接接頭的使用性能，對(duì)于金相組織較為接近的異種鋼接頭，選擇焊接材料，則要求焊縫金屬的力學(xué)性能及其他性能不低于母材中性能較低一側(cè)的指標(biāo)。異種鋼街頭的焊縫和熔合區(qū)，由于有合金元素被稀釋和碳遷移等因素的影響，存在著一個(gè)過(guò)液區(qū)，其化學(xué)成分和金相組織不均勻，而且物理性能也不同，甚至力學(xué)性能也有很大差異，可能引起缺陷或嚴(yán)重降低性能，所以必須按照母材的成分、性能、接頭形式和使用要求正確地選擇焊接材料 [2]。 因此我們采用 CO2氣體保護(hù)焊 ，它已成為壓力容器、管段制造等重要鋼結(jié)構(gòu)制作中的主要焊接方法 。 5. 厚變形量小。 4. 明弧焊。 3. 抗銹蝕能力強(qiáng)、抗裂性好。 2. 生產(chǎn)效率高。 CO2氣體保護(hù)焊 具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 焊接成本低。 焊條電弧焊工藝簡(jiǎn)便，操作靈活，適應(yīng)性強(qiáng)，一般中、小結(jié)構(gòu)件均可使用。異種鋼直接焊接時(shí)將會(huì)遇到下述困難：當(dāng)兩種被焊金屬的線膨脹系數(shù)相差很大時(shí)，由于焊接以及母材的冷卻收縮不一致，從而產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，還會(huì)使焊接接頭在高溫應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生熱應(yīng)力；當(dāng)被焊金屬的導(dǎo)熱率 不同時(shí)，會(huì)改變焊接時(shí)的溫度場(chǎng)分布，從而改變焊縫的結(jié)晶條件；當(dāng)被焊金屬的電磁性相差很大時(shí)，焊縫成型不良等。因此制定焊接工藝時(shí)，應(yīng)主要依據(jù) 0Cr18Ni9鋼的性能特點(diǎn)。為了防止在板材結(jié)構(gòu)中這種層狀撕裂的產(chǎn)生可采用： ； ，以減輕鋼板 Z向所承受的應(yīng)力應(yīng)變； 前提下選用強(qiáng)度級(jí)別較低的焊接材料； 。 ②熱裂紋， 16MnR鋼含碳量都不高，而含錳量都較高，因此它們 Mn/S比較大，具有較好的熱裂性能，正常情況下焊縫中不會(huì)出