风力发电作为可再生的绿色能源是未来发展的方向。我国北方高寒地区,风力资源丰富,但寒冷的气候对风电机组的要求很高。低温情况下机组的运行工况、零部件的性能、机组的可维护性等方面若发生变化,可能会造成风力发电机组超出设计允许范围,导致机组停机,甚至会引起严重的安全事故。因此,对设备性能要求非常严格。35CrMoA和S275NL钢是某公司制造低温型风机的主要材料,尤其是承受循环载荷的机架部分,有大量这两种钢材之间的焊接,且接头形式主要是角接接头。通过选用不同焊丝对这两种钢材进行焊接所得到的角接接头显微组织和硬度进行了对比分析,从而确定哪一种焊丝更适合35CrMoA和S275NL钢的焊接。以期为制定低温型风机机座的焊接工艺提供有力支持。
实验用母材分别是国产35CrMoA和S275NL钢板,前者供货状态为淬火加回火,后者为正火状态+Ⅱ级探伤。
试板尺寸均为25mm×150mm×200mm。选用了两种焊丝,一种为日本神钢TGS-2CM焊丝,另一种为英国曼彻特ER309L焊丝。TGS-2CM焊丝熔敷金属化学成分(质量分数,%)为:0.09%C,0.71%Mn,0.32%Si,2.26%Cr,1.04%Mo,σb=720MPa,δ=28%;ER309L焊丝熔敷金属化学成分(质量分数,%)为:0.024%C,1.65%Mn,0.42%Si,14.33%Ni,20.10%Cr,σb=570MPa,δ=38%。所选用焊丝直径均为2.4mm,保护气体选用纯氩。焊接方法选用效率较高的自动TIG焊方法。碳是影响金属焊接性最主要的元素。根据35CrMoA钢的化学成分,计算得到其碳当量为0.725%;S275NL钢的碳当量为0.266%。一般认为碳当量大于0.45%钢,其焊接性较差,所以35CrMoA钢的焊接性较差,而S275NL钢的焊接性较好。
选用日本神钢TGS-2CM焊丝和英国曼彻特ER309L焊丝,对异种金属35CrMoA和S275NL进行焊接均能获得冶金结合良好的焊接接头。但后者所得焊缝金属的组织与性能更适合在低温条件下且存在交变载荷作用的焊接零部件。焊前应预热,否则在焊接性不太好的35CrMoA钢热影响区会出现硬化现象,使焊接接头的塑性和韧性降低。(榕霖)