不锈钢药芯焊丝CO2气体保护焊工艺研究

不锈钢药芯焊丝CO2气体保护焊工艺研究

金杰

中国核工业华兴建设有限公司核电工程事业部钢结构管理部

[摘要]不锈钢药芯焊丝CO2气体保护焊具有实芯焊丝外观成形美观的焊缝，又具有SMAW的操作灵活、简便等特点，使用常规CO2焊机，无需另外单独采购；同时，其熔敷金属性能与焊接接头性能满足现行国家标准和设计文件的相关要求，可应用于核电领域不锈钢工程焊接。

[关键词]不锈钢药芯焊丝CO2气体保护焊；熔敷金属性能；焊接接头性能

1.前言

核电领域不锈钢传统焊接方法有实芯焊丝钨极氩弧焊（GTAW）和手工焊条电弧焊（SMAW）。在薄板（≤6mm）不锈钢焊接中，主要采用GTAW，而在中厚板（﹥6mm）领域，因GTAW熔深小，焊接效率低等原因，主要采用SMAW。SMAW具有操作灵活、简便、适应性强等特点，但其存在焊缝质量不稳定，飞溅多，药皮清理困难，焊接效率低等缺点，应用领域受到限制。

不锈钢药芯焊丝CO2气体保护焊使用常规CO2焊机，采用100%CO2作为保护气体，具有实芯焊丝外观成形美观的焊缝，又具有SMAW的操作灵活、简便等特点。

本次选用的两种不锈钢焊丝开展试验，适用规范为《不锈钢药芯焊丝》GB/T 17853-2018，规格型号及批号分别为E308LT1-1 Φ1.2mm（批号E85003G）和E347T1-1 Φ1.2mm（批号E8A057G），焊接电参数见表1。

表1.角焊缝电参数

2.不锈钢药芯焊丝熔敷金属性能

根据《不锈钢药芯焊丝》GB/T 17853-2018要求，钢材选用304L不锈钢。

2.1 T型接头角焊缝试验

T型接头角焊缝试验的试件制备按照《焊接材料的检验 第3部分：T型接头角焊缝试样的制备及检验》GBT 25774.3-2010进行。

不同型号焊材每种焊接位置均进行宏观金相和折断试验，取样示意见图1、2。

图1.角焊缝取样示意图图2.角焊缝折断断口

为保证焊缝折断，采用在焊缝表面开槽方式，折断后表面满足《钢的弧焊接头 缺陷质量分级指南》GB/T 19418-2003的B级要求。

试样接头焊缝及热影响区表面无肉眼可见的裂纹、未熔合等缺陷，且两焊接尺寸差及焊缝凸度满足《不锈钢药芯焊丝》GB/T 17853-2018要求。

2.2 力学性能试验

熔敷金属力学性能试件按《焊接材料的检验 第1部分：钢、镍及镍合金熔敷金属力学性能试样的制备及检验》GB/T 25774.1-2010制备。

不同型号焊材均进行拉伸试验、熔敷金属晶间腐蚀试验、焊缝金属铁素体含量测量和熔敷金属化学分析。

表2.不同类型不锈钢焊材力学性能对比

通过表2可以看出， 不锈钢药芯焊丝拉伸试验的抗拉强度与断后伸长率满足标准要求；同时，与实体工程应用的不锈钢实芯焊丝、不锈钢焊条对比，试验结果也能基本满足其执行标准要求。

与实体工程不锈钢实芯焊丝和焊条一致，熔敷金属晶间腐蚀按照GB/T 4334-2008 E法检验，按照1888T2013验收。试验结果合格，即试样弯曲未出现裂纹、龟裂，无晶间腐蚀倾向。

熔敷金属铁素体数按照GB/T 1954磁性法进行，至少应测量留个点铁素体数，最终取平均值。

与实体工程不锈钢实芯焊丝和焊条一致，按照1888T2013要求，E308LT1-1和E347T1-1型不锈钢药芯焊丝熔敷金属中的铁素体数应为5FN至20FN。

表3.晶间腐蚀试验结果

试验结果满足设计要求，具体详见金属铁素体含量测定报告（HXJC-XP-TST-2021-009~010）.

3.不锈钢药芯焊丝焊接接头性能

焊接接头性能采用10mm厚304不锈钢板。

表4.拉伸试验结果

两型号药芯焊丝焊接接头拉伸试样的抗拉强度均高于母材规定的最低抗拉强度，且试样均断于母材。试样拉伸面上的焊缝和热影响区内，无任何开口缺陷。

4.结论

综合熔敷金属性能与焊接接头性能试验结果可知，不锈钢药芯焊丝CO2气体保护焊满足现行国家标准和设计文件的相关要求，可应用于核电领域不锈钢工程焊接。