摘要：国核压水堆示范项目采用第三代非能动核电机组CAP1400技术，在循环泵房基础中设计采用了大量不锈钢埋件，其中细拦污栅基础不锈钢埋件焊接采用手工电弧焊工艺，后期鼓型滤网基础不锈钢埋件采用埋弧螺柱焊焊接工艺，埋弧螺柱焊工艺首次在不锈钢埋件焊接中使用，本文通过对埋弧螺柱焊焊缝性能研究，验证其性能达到甚至优于手工电弧焊工艺。
关键词：埋弧螺柱焊；不锈钢埋件；拉伸强度；化学成分；金相试验
0引言
国核压水示范工程项目循环水泵房细拦污栅基础、鼓型滤网基础中均采用了不锈钢（316L）埋件，不锈钢埋件常规的焊接方法：手工电弧焊，而该项目鼓型滤网基础不锈钢埋件焊接采用了埋弧螺柱焊焊接工艺，该工艺在钢筋埋件制造过程中相对成熟，而在不锈钢埋件焊接领域尚属首次，采用埋弧螺柱焊工艺在接头形式、拉伸性能、金相以及化学成分等方面等同甚至优于手工电弧焊。
1接头形式
埋弧螺柱焊焊缝、手工电弧焊焊接接头均为T型接头，不同的是：埋弧螺柱焊为全熔透型焊缝，而手工电弧焊为交接焊缝如右图所示，埋件受到交变载荷时，手工电弧焊缝由于锚筋端面与锚板之间的间隙极易产生应力集中进而容易发生开裂，而埋弧螺柱焊焊接接头锚筋与锚板之间全熔透，其疲劳强度要优于手工电弧焊。
2拉伸试验
参考JGJ18-2012《钢筋焊接及验收规程》，不锈钢T型焊缝的合格标准为：
1）三个时间均应断于不锈钢锚筋，呈延性断裂，其拉伸强度大于等于不锈钢圆钢母材拉伸强度标准值（480MPa）；
2）两个试件断于不锈钢圆钢木材，呈延性断裂，其拉伸强度大于等于不锈钢圆钢母材拉伸强度标准值（480MPa），另一试件断于焊缝，呈脆性断裂，其拉伸强度大于等于不锈钢圆钢母材拉伸强度标准值1.0倍（480MPa）。
通过对不锈钢（316L）埋件手工电弧焊、埋弧螺柱焊分别抽样进行拉伸试验，结果见表1。从表中不难看出，埋弧螺柱焊、手工电弧焊拉伸强度均符合标准要求，但是埋弧螺柱焊的拉伸强度的平均值要高于手工电弧焊。
表1 手工电弧焊、埋弧螺柱焊拉伸强度对比
3化学成分
对不锈钢（316L）不锈钢埋件手工电弧焊、埋弧螺柱焊的焊缝以及所使用的锚筋、锚板进行化学成分分析，以了解两种焊接方法对化学成分含量变化的影响，如表2。
通过对试验结果的对比和分析可以看出：埋弧螺柱焊相对原材料来说，C含量处于锚筋、锚板之间，Mn、Cr、Ni、Si略有降低，Ni、Mo、Si、P、S略有升高；相比手工电弧焊，除Mn、P元素含量较高外，其他成分均低于手工电弧焊，但埋弧螺柱焊焊缝化学成分含量仍符合标准GB/T20878-2007的要求。
4金相
采用×500倍显微镜对埋弧螺柱焊金相组织进行观察，并进行铁素体含量测量，如右图。
手工电弧焊、埋弧螺柱焊不锈钢（316L）焊缝金相组织均为奥氏体+铁素体组织，通过铁素体含量测量，手工电弧焊铁素体含量5.5%，而埋弧螺柱焊含量5.9%，二者含量相差不大。
通过微观金相分析，埋弧螺柱焊不锈钢（316L）焊缝无裂纹、无过烧组织等非正常组织，无网状析出物和网状组织。
宏观金相检测，焊缝表面未发现气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹、根部线性缺陷。
5结论
（1）拉伸强度方面，不锈钢埋弧螺柱焊焊缝（728MPa）明显高于手工电弧焊（665MPa），远远超过母材自身强度（480MPa）。由于埋弧螺柱焊焊接接头为全熔透型，其疲劳强度也优于手工电弧焊。
（2）化学成分方面，虽然埋弧螺柱焊除Mn、P元素含量较高外，其他成分均低于手工电弧焊，但含量仍符合标准GB/T20878-2007的要求。
（3）金相方面，不锈钢（316L）埋弧螺柱焊焊缝与手工电弧焊焊缝均为奥氏体+铁素体组织，铁素体含量相差不大；埋弧螺柱焊焊缝经宏观金相未发现未发现气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹、根部线性缺陷等致命缺陷。
（4）埋弧螺柱焊焊接技术应用于不锈钢埋件焊接，焊缝性能（拉伸性能、成分、金相、铁素体含量）满足要求。
参考文献：
[1]黄贤聪，戴为志，费新华，李本端，吴成材，郑奶谷.预埋件钢筋埋弧螺柱焊及其应用[J].施工技术，2010（39）：99-101.
论文作者:李伟,张杰,郭新芳,卢新生,万夫伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/18
标签：电弧论文; 金相论文; 不锈钢论文; 手工论文; 强度论文; 含量论文; 化学成分论文; 《基层建设》2018年第31期论文;