（上海銳邁重工有限公司，上海201101）

0 前言

稀釋率是評(píng)價(jià)堆焊層組織的重要參數(shù)之一，其大小決定著堆焊層的質(zhì)量及合金元素的利用率。稀釋率越低意味著合金成分被母材成分的沖淡越小，在滿足使用條件下，堆焊層越少越節(jié)約堆焊材料。隨著海底深水項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的海底管線需要采用堆焊復(fù)合管，在節(jié)約成本的同時(shí)，也面臨著堆焊層被稀釋的問(wèn)題，特別是對(duì)于堆焊鎳基合金625材料，對(duì)Fe元素的稀釋率要求控制在5%以下，同時(shí)對(duì)于有特殊要求的合金，堆焊后還需要進(jìn)行熱處理。熱處理后Fe元素的稀釋率情況如何仍然是需要探尋的問(wèn)題，為此，通過(guò)對(duì)比焊后熱處理需要與否，研究不同堆焊復(fù)合材料（堆焊材料均為Inconel 625），為生產(chǎn)提供可行性指導(dǎo)方案。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)?zāi)覆牟馁|(zhì)為A350 LF2（壁厚15 mm）、A182 F316（壁厚 18.26 mm）及 A694 F70（18 mm），復(fù)合層材料為Inconel 625。復(fù)合層金屬通過(guò)由可編程控制器控制的專用焊接設(shè)備和專用焊槍采用熱絲TIG自動(dòng)堆焊而成，堆焊層總厚度不低于3 mm，堆焊至少2層。

1.2 檢測(cè)設(shè)備

試驗(yàn)化學(xué)元素分析采用公司PMI光譜檢測(cè)分析設(shè)備。

1.3 試驗(yàn)方法

將以上三種不同的材料分成2組，一組經(jīng)過(guò)堆焊后直接按要求測(cè)量不同位置Fe含量；另一組堆焊后放置實(shí)驗(yàn)室電阻爐內(nèi)，進(jìn)行焊后熱處理，然后再測(cè)試不同位置Fe含量。熱處理設(shè)備型號(hào)為RJ-30-3的實(shí)驗(yàn)箱式電阻爐，熱處理工藝參數(shù)見(jiàn)如表1所示。

表1 焊后熱處理工藝Table 1 Heat treatment parameters after welding

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTMIX BPVC-2017要求對(duì)相關(guān)位置進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，詳細(xì)情況如表2所示。

由表2可知，選用的焊絲Fe含量均在0.19%，低合金鋼（A350 LF2和A694 F70）經(jīng)過(guò)堆焊后，熔合線以上2 mm（FL+2 mm）處Fe含量約為4%，熔合線以上3 mm（FL+3 mm）處Fe含量約為3.5%；不銹鋼（A182 F316）經(jīng)過(guò)堆焊后，熔合線以上2 mm和3 mm的Fe含量均約為3.0%，后者略低一些。

焊后熱處理主要目的是降低焊接過(guò)程形成的內(nèi)應(yīng)力，同時(shí)焊后熱處理不能降低基材的性能。目前公司對(duì)堆焊后進(jìn)行的熱處理溫度在580～620℃左右，在這個(gè)溫度范圍內(nèi)Fe元素的擴(kuò)散非常緩慢；表2中數(shù)據(jù)也進(jìn)一步證明，焊后熱處理對(duì)Fe元素的擴(kuò)散影響非常小。

表2 基材和堆焊層的化學(xué)成分Table 2 Chemical composition of base material and weld overlay Inconel 625

2.2 數(shù)據(jù)分析

將收集好的數(shù)據(jù)按經(jīng)驗(yàn)公式：Fe稀釋率（堆焊層）=[Fe%（堆焊層）-Fe%（焊絲）]/[（Fe%（基材）-Fe%（焊絲）]，分別計(jì)算堆焊層Fe含量稀釋率，不同熱處理工藝對(duì)堆焊層Fe含量稀釋率的影響如圖1所示。

圖1 不同熱處理工藝對(duì)堆焊層Fe含量稀釋率的影響Fig.3 Effect of heat treatment process on dilution rate of Fe content at weld overlay layer

對(duì)比圖1可知，熱處理對(duì)堆焊層Fe含量稀釋率無(wú)明顯影響。距離熔合線2 mm的Fe含量稀釋率比距離熔合線3 mm的Fe含量稀釋率平均高約0.6%。對(duì)于基材為316，堆焊625合金，距離熔合線2 mm處的Fe含量稀釋率超過(guò)5%，經(jīng)過(guò)對(duì)分析現(xiàn)場(chǎng)焊接參數(shù)可知，這主要是焊接電流偏高造成的。

基于以上分析，焊后熱處理對(duì)堆焊層Fe含量的稀釋率無(wú)明顯影響，公司可以針對(duì)性地對(duì)相關(guān)堆焊產(chǎn)品進(jìn)行批量生產(chǎn)。

3 結(jié)論

（1）焊后熱處理對(duì)堆焊層Fe含量稀釋率無(wú)明顯影響。

（2）距離熔合線越近，F(xiàn)e含量的稀釋率越大。

（3）通過(guò)本試驗(yàn)研究結(jié)果，對(duì)于堆焊625產(chǎn)品，只要嚴(yán)格控制焊接參數(shù)，堆焊層Fe含量稀釋率基本可控制在5%以下，公司可以對(duì)該類產(chǎn)品進(jìn)行批量生產(chǎn)。