复合钢管手工对接焊技术研究researchofcompositepipemanualbuttwelding(附件)【字数
摘 要摘 要不锈钢复合管因为同时具有两种钢的特性，并且价格低，适用性广的特点而被广泛应用于石油输送、西气东输、以及许多其他的民用工程。本文将先对以往的普通焊接方法下的复合管试样进行分析，发现了热影响区焊缝的硬度梯度，分析了其中的原因是热输入过大，决定采取热输入量小的工艺如采用手工电弧焊、GES316L不锈钢焊丝打底，E4303碳钢焊条进行填充盖面焊。完成了对复合钢管316L/20钢的对接。并且在光学金相显微镜、维氏显微硬度计等仪器的帮助下对焊缝接头进行了微观组织成分分析和力学性能分析。结果发现了复合管焊接时，在进行填充层已经盖面层的焊接时使用小电流以降低焊接热输入，有助于改善热影响区硬度梯度的问题。为以后复合管手工电弧焊的方面提供了科学的参考依据。关键词不锈钢复合管；手工电弧焊；降低热输入；力学性能
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 立项背景与研究意义 1
1.2焊接材料的发展 2
1.3不锈钢复合管制备方法 3
1.3.1机械结合复合管制备方法 3
1.3.2冶金结合复合管制备方法 4
1.4复合钢管研究现状及存在问题 5
1.5双相不锈钢简介 8
1.6本课题研究内容 10
第二章 复合管焊接成品力学性能检测 11
2.1引言 11
2.2复合钢管规格参数 11
2.3复合管焊接接头金相分析 12
2.3.1实验目的 12
2.3.2实验器材 12
2.3.3试样的制备与金相分析 13
2.2.4观察金相以及拍摄金相照片 14
2.4复合管焊接接头硬度分析 16
2.4.1实验目的 16
2.4.2实验器材 16
2.4.3显微硬度的测定 17
2.4.4显微硬度数据分析 17
2.5本章小结 22
第三章 复合管的焊接工艺制定 24
3.1 引言 24
3.2焊条的选择 24
3.3坡口的设计与加工 24
3.3.1坡口的设计 24
3.3.2坡口 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
加工 25
3.4焊接工艺参数的制定 25
3.5不锈钢复合管焊接技术 25
3.5.1打底层的焊接 25
3.5.2对于层间温度的控制 26
3.6复合管容易产生的焊接缺陷以及防止措施 26
3.6.1根部未焊透以及内凹 26
3.6.2过渡层气孔 27
3.6.3填充盖面层缺陷 27
3.7本章小结 27
第四章 复合管手工焊接实验及结果讨论 28
4.1 引言 28
4.2 实验器材 28
4.3复合钢管手工对接焊实验 29
4.4焊缝成型处接头的显微组织分析 30
4.4.1不锈钢热影响区的微观组织形貌分析 31
4.4.2碳钢融合区微观组织形貌分析 31
4.4.3焊缝区的微观组织形貌分析 32
4.5焊缝接头的显微硬度分析 32
4.6本章小节 33
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪 论
1.1 立项背景与研究意义
手工电弧焊使用灵活，适用于各种位置的焊接，另外，它对于设备的要求更低，投入较少。但是，国内尚未有成熟的复合钢管手工电弧焊接技术，因此改善复合钢管的手工焊接技术具有重大的意义。
手工电弧焊是在焊接中使用最为常见的焊接方式之一。它适用于各种焊接位置，也包含强大的灵活性，并且可以胜任大多数金属的焊接，而且对于焊厚板与焊薄板也有良好的适应性。与此同时，这一焊接方法对于设备跟成本的要求更加低廉。因此，在建筑行业维修行业、和制造业里得到了非常广泛的应用。
十八世纪90年代，前苏联科学家发现并使用了这个新的电弧焊接技术，采用无包裹药皮情况单个的金属条来保护。直到二十世纪初，瑞典的研究者们过程Quasiarc和加鲁贝克（Kgelberg process）方法传到英格兰后，药皮焊条为人们所重视。但是由于他的成本太过昂贵，起初研究者们不明白采用药皮焊条。然而伴随着工业方面对于高质量焊缝的需求的不断加强，药皮焊条也开始更加广泛的使用在手工电弧焊中。将工件与金属棒（焊条）中产生的电弧熔化金属棒和需要焊接的物体外部从而成为融池。同时，在这个棒外层的包裹物，在高温下融掉后会变为熔渣与一些气体，进一步避免周围空气影响焊接熔池。由于熔渣会凝固、变冷，因此在一道焊缝完成后（又或是在进行下一个焊道的融敷之前）就一定要将熔渣在焊道上完全清理。在一根焊条使用完之前，手工电弧焊仅仅可以进行较短的焊缝的焊接。焊缝熔敷的质量以及熔深深度取决于加工者的实际技术。
处于两个电极中间的介质气体中持久而又猛烈的放电的现象，人们把它称之为电弧。在放电的同时，同时具有强烈的光，同时生产高温，手工电弧焊接的原则，使用电弧放电产生的高温熔化的焊接件，从而让两块分开的材料能够熔合成一个接头，进而产生高强度的接头。
1.2焊接材料的发展
相对于全世界，焊接材料这个行业的快速兴起是从二十世纪后开始加速的。19世纪八十年代俄罗斯人斯拉维扬诺夫成功的制定出了电弧焊接金属的实际方案。尤其于 1904年瑞典人奥斯卡楷基耳柏哥成立了历史上最早的生产用于焊条的涂料制造公司，发展到现在是瑞典以撒公司（ESAB公司），1917年最初实行机械化方法制造和压成电焊条。在同一时代，美国、以及欧洲做了大量研究来研究焊条药皮。在1911年欧洲科学家制造完成矿物型的焊条具有厚药皮，10年后，科学家使用了将纸纤维包裹于焊芯的技术，成为纤维焊条最早原型，1921年在英国研究出了使用萤石跟大理石来生产焊条药皮。1927年美国最先开启机械化的方式广泛的制造焊条，紧跟着又产生了一些新类型的焊条跟药皮。1964年，日本科学家制造出了焊条具有无害的特性，伴随其也开发出了焊条防潮、焊条低氢和焊条超低尘的特点等。真正的电焊条制造业的腾飞开始于二十世纪二十年代中期，在三十年代之后又出现了焊条具有厚药皮；埋弧自动焊所使用的焊剂与焊丝生产的开端从二十世纪四十年代开始；实芯焊丝用于二氧化碳气体保护焊的制造是从二十世纪50年代兴起的，在70年代之后又逐渐产生了气体保护焊药芯焊丝。这些焊接材料经历了数十年长久的发展历程。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1 立项背景与研究意义 1
1.2焊接材料的发展 2
1.3不锈钢复合管制备方法 3
1.3.1机械结合复合管制备方法 3
1.3.2冶金结合复合管制备方法 4
1.4复合钢管研究现状及存在问题 5
1.5双相不锈钢简介 8
1.6本课题研究内容 10
第二章 复合管焊接成品力学性能检测 11
2.1引言 11
2.2复合钢管规格参数 11
2.3复合管焊接接头金相分析 12
2.3.1实验目的 12
2.3.2实验器材 12
2.3.3试样的制备与金相分析 13
2.2.4观察金相以及拍摄金相照片 14
2.4复合管焊接接头硬度分析 16
2.4.1实验目的 16
2.4.2实验器材 16
2.4.3显微硬度的测定 17
2.4.4显微硬度数据分析 17
2.5本章小结 22
第三章 复合管的焊接工艺制定 24
3.1 引言 24
3.2焊条的选择 24
3.3坡口的设计与加工 24
3.3.1坡口的设计 24
3.3.2坡口 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
加工 25
3.4焊接工艺参数的制定 25
3.5不锈钢复合管焊接技术 25
3.5.1打底层的焊接 25
3.5.2对于层间温度的控制 26
3.6复合管容易产生的焊接缺陷以及防止措施 26
3.6.1根部未焊透以及内凹 26
3.6.2过渡层气孔 27
3.6.3填充盖面层缺陷 27
3.7本章小结 27
第四章 复合管手工焊接实验及结果讨论 28
4.1 引言 28
4.2 实验器材 28
4.3复合钢管手工对接焊实验 29
4.4焊缝成型处接头的显微组织分析 30
4.4.1不锈钢热影响区的微观组织形貌分析 31
4.4.2碳钢融合区微观组织形貌分析 31
4.4.3焊缝区的微观组织形貌分析 32
4.5焊缝接头的显微硬度分析 32
4.6本章小节 33
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
第一章 绪 论
1.1 立项背景与研究意义
手工电弧焊使用灵活，适用于各种位置的焊接，另外，它对于设备的要求更低，投入较少。但是，国内尚未有成熟的复合钢管手工电弧焊接技术，因此改善复合钢管的手工焊接技术具有重大的意义。
手工电弧焊是在焊接中使用最为常见的焊接方式之一。它适用于各种焊接位置，也包含强大的灵活性，并且可以胜任大多数金属的焊接，而且对于焊厚板与焊薄板也有良好的适应性。与此同时，这一焊接方法对于设备跟成本的要求更加低廉。因此，在建筑行业维修行业、和制造业里得到了非常广泛的应用。
十八世纪90年代，前苏联科学家发现并使用了这个新的电弧焊接技术，采用无包裹药皮情况单个的金属条来保护。直到二十世纪初，瑞典的研究者们过程Quasiarc和加鲁贝克（Kgelberg process）方法传到英格兰后，药皮焊条为人们所重视。但是由于他的成本太过昂贵，起初研究者们不明白采用药皮焊条。然而伴随着工业方面对于高质量焊缝的需求的不断加强，药皮焊条也开始更加广泛的使用在手工电弧焊中。将工件与金属棒（焊条）中产生的电弧熔化金属棒和需要焊接的物体外部从而成为融池。同时，在这个棒外层的包裹物，在高温下融掉后会变为熔渣与一些气体，进一步避免周围空气影响焊接熔池。由于熔渣会凝固、变冷，因此在一道焊缝完成后（又或是在进行下一个焊道的融敷之前）就一定要将熔渣在焊道上完全清理。在一根焊条使用完之前，手工电弧焊仅仅可以进行较短的焊缝的焊接。焊缝熔敷的质量以及熔深深度取决于加工者的实际技术。
处于两个电极中间的介质气体中持久而又猛烈的放电的现象，人们把它称之为电弧。在放电的同时，同时具有强烈的光，同时生产高温，手工电弧焊接的原则，使用电弧放电产生的高温熔化的焊接件，从而让两块分开的材料能够熔合成一个接头，进而产生高强度的接头。
1.2焊接材料的发展
相对于全世界，焊接材料这个行业的快速兴起是从二十世纪后开始加速的。19世纪八十年代俄罗斯人斯拉维扬诺夫成功的制定出了电弧焊接金属的实际方案。尤其于 1904年瑞典人奥斯卡楷基耳柏哥成立了历史上最早的生产用于焊条的涂料制造公司，发展到现在是瑞典以撒公司（ESAB公司），1917年最初实行机械化方法制造和压成电焊条。在同一时代，美国、以及欧洲做了大量研究来研究焊条药皮。在1911年欧洲科学家制造完成矿物型的焊条具有厚药皮，10年后，科学家使用了将纸纤维包裹于焊芯的技术，成为纤维焊条最早原型，1921年在英国研究出了使用萤石跟大理石来生产焊条药皮。1927年美国最先开启机械化的方式广泛的制造焊条，紧跟着又产生了一些新类型的焊条跟药皮。1964年，日本科学家制造出了焊条具有无害的特性，伴随其也开发出了焊条防潮、焊条低氢和焊条超低尘的特点等。真正的电焊条制造业的腾飞开始于二十世纪二十年代中期，在三十年代之后又出现了焊条具有厚药皮；埋弧自动焊所使用的焊剂与焊丝生产的开端从二十世纪四十年代开始；实芯焊丝用于二氧化碳气体保护焊的制造是从二十世纪50年代兴起的，在70年代之后又逐渐产生了气体保护焊药芯焊丝。这些焊接材料经历了数十年长久的发展历程。
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