1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
文 献 综 述 4130钢表面堆焊625合金工艺研究 1.1.4130钢研究背景与现状 4130结构钢具有高的强度和韧性，淬透性较高，在油中临界淬透直径15～70mm；钢的热强度性也较好，在500℃以下具有足够的高温强度，但550℃时其强度显著下降；当合金元素在下限时焊接相当好，但接近上限时焊接性中等，并在焊前需预热到175℃以上；钢的可切削性良好，冷变形时塑性中等；热处理时在300～350℃的范围有第一类回火脆性；有形成白点的倾向 4130钢是以Cr和Mo为强化元素的中碳合金钢，其化学成分当于国产30 Cr Mo 。调质态的4130具有较高的强度和硬度，良好的塑性和韧性。4130具有较高的屈服强度和抗拉强度，力学性能较好。 由于具有良好的力学性能， 4130被广泛用于飞行器、汽车、汽轮机等承载部件的制造;其也被大量用于石油天然气工业，如高压管、防喷器、油管和海上钻井平台的制造。然而， 4130含碳量较高，按照国际焊接学会推荐的碳当量计算方式，其C当量达0.73，淬硬倾向大，焊接性较差。4130焊接中存在的问题包括，热裂纹、冷裂纹、热影响区过热脆化、热影响区的软化。为了防止热影响区出现裂纹，推荐焊前预热2320C-2880C，以消除或者降低裂纹倾向。 综上所述，Inconel 625合金具有优良的耐腐蚀性，能够满足油气田恶劣腐蚀条件下的抗腐蚀要求，并且具有良好的焊接性: 4130力学性能较好，具有较高的强度和硬度、良好的塑性和韧性。Inconel 625和4130熔点分别13500C和15000C，两者熔点相近，可以无限互熔，而且线胀系数差异较小。为此选择Inconel 625为填充材料、 4130为母材进行堆焊，以综合利用Inconel 625的耐腐蚀性能和4130的力学性能，从而在不影响性能的前提下合理地降低成本。 1.2.inconel625堆焊研究现状 国内学者对Inconel 625堆焊层的组织与性能己进行了初步探索。2004年，张泽颧 等利用TIG在船用柴油机缸盖上堆焊Inconel 625合金，并利用SEM和X射线能谱仪对元素的过渡进行了分析。研究指出，堆焊层的稀释率与线能量有关，预热温度和层间温度的升高会引起稀释率增加;堆焊层厚度达到4mm时，其中Fe元素的含量小于5%可满足要求。 2010年，秦华等采用TIG在2.25Cr1Mo基体上堆焊Inconel 625合金，并分析了堆焊层的组织与性能。结果表明，堆焊层由树枝状奥氏体组成，其与基体结合良好，未发现焊接缺陷。温度为50℃时，堆焊层在10%的FeCl3溶液中表现出良好的耐腐蚀能。 2011年，王晓军等采用TIG工艺在30CrMo钢表面堆焊Inconel 625合金，并测量堆焊层的腐蚀速率。研究指出，堆焊层具有良好的耐点蚀与耐氯离子腐蚀能力，其腐蚀速率仅为30CrMo钢的1/8。其后，王小艳等运用脉冲熔化极气体保护焊在复合管(X65 316L)管端内壁堆焊Inconel 625。结果表明:堆焊层为树枝状奥氏体组织，堆焊层与基体结合良好、无焊接缺陷，如图1-3所示。 2013年，孙焕焕等用GMAW在20G锅炉水冷壁表面堆焊Inconel 625，分析了堆焊层组织、相组成、化学成分和力学性能。结果表明:堆焊层表面Fe元素含量高达20%，于焊丝中的Fe含量;建议采用热输入较低的工艺进行堆焊，以降低Fe含量。 2014年何帅针对高含硫气井管道的腐蚀问题，采用热丝TIG工艺在X65钢板表面 Inconel 625，建立了工艺参数(电弧长度、焊接电流、焊接速度、送丝速度)与焊缝质量(熔宽、余高、稀释率)之间的误差反向传播网络模型。基于所建立的模型，预测出了满足工程要求的堆焊工艺窗口，达到了控制Inconel 625堆焊稀释率的目的;并用有限元法分析了X65钢管堆焊Inconel 625的温度场和应力场分布。 2015年，王剑针对高炉煤气管道腐蚀的问题，采用耦合电弧热丝无极惰性气体 保护焊在管道内壁表面堆焊Inconel 625，研究了焊接工艺对熔滴过渡形式、焊缝的宏观形貌、稀释率和耐腐蚀性能的影响。研究指出，稀释率显著影响Inconel 625堆焊层的耐 点蚀性能和耐氯离子腐蚀能力，低稀释率堆焊层的耐腐蚀性能优于高稀释率。卿颖采用热丝TIG工艺在Q235B钢板表面堆焊Inconel 625，研究了堆焊层的微观组织、耐点蚀性能、耐晶间腐蚀性能和焊后热处理工艺。结果表明，在3.5% NaCI溶液中，堆焊层的电荷转移电阻随焊接电流和}p=B/H (B, H分别为焊缝的宽度和高度)的减小而增大;热处理促进了合金元素均匀化分布，降低了晶间腐蚀倾向。 2016年，梁恩宝等采用TIG工艺堆焊Inconel 625，研究了工艺参数(焊接电流、 焊接速度、送丝速度)对焊缝质量(厚度、稀释率)的影响，并对堆焊参数进行了优化。结 果表明:送丝速度对堆焊层的厚度影响最大，而焊接速度和焊接电流对堆焊层厚度的影向较小;焊接电流对稀释率的影响最大，焊接速度的影响最小;此外，焊接电流和送丝速度的交互作用对稀释率有显著影响。
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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： |
2.1 现在存在的问题 目前，对于工艺堆焊inconel625合金工艺的研究还比较少，但研究存在的问题如下工艺参数较多各工艺参数对焊缝成形质量的影响规律尚不明确，通过简单的方法难以获得合理的工艺参数组合。而且堆焊方案影响堆焊层的微观组织性能，为了控制堆焊层的微观组织和残余应力，需要进行堆焊温度场和应力场分析，由于堆焊模型的复杂性，对堆焊的研究方案较少。 2.2 研究内容及方案 计划如下：通过阅读了解国内外有关文献和动态从而了解inconel625材料特点，应用和研究现状以及查阅相关的堆焊、焊接工艺等文献，提高阅读和翻译外文资料的能力。通过阅读大量文献资料，熟悉各工艺参数选择对焊缝成形质量影响等问题。如何通过降低稀释率来提高材料的耐腐蚀性 首先，进行堆焊实验，用有限元方法建立了计算熔池温度场和应力场的三维数学模型，分别对单层堆焊和双层堆焊的温度场和应力场进行分析，从而得到合理的堆焊工艺，再对堆焊层的组织和性能进行分析，通过对堆焊实验的模型进行耐腐蚀实验吗，从而得到材料的腐蚀性和稀释率之间的关系。 |
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