[摘要]　用热模拟、扫描电镜、X射线衍射等对喷瓷管道焊接热敏感性进行了研究。结果表明，随着峰值温度的提高，基体金属的硬度提高，组织由F+P转变成B+F+ P；峰温为1350℃、1200℃时，基体金属中产生大量晶间微裂纹，金属与瓷层界面无裂纹但出现气泡；峰温为950℃、700℃时，金属与瓷层界面无气泡但产生了界面裂纹；峰温低于1200℃时，瓷层相结构主要为玻璃态，由少量晶相Na₂MoO₄（MoO₃）_y析出；峰温为1350℃时，瓷层全部转变为玻璃态。
关键词　喷瓷管道　热模拟　焊接　热敏感性

Study of the Welding Hot-sensitivity of Sprayed Porcelain Pipe

Wang Yong　(Tianjin University)　Wang Weidong　Han Tao　(university of Petroleum,Shandong)

［Abstract］　A combination of HST，SEM and XRD was used for investigating the welding hot-sensitivity of sprayed porcelain pipe。The experimental results show that the hardness of the base metal increases and the microstructure transfers from F+P to B+P+F with the peak temperature going up;after cyclic heating to 1350℃ and 1200℃， many intergranular cracks occur in base metal.In the interface of the metal-enamel,bubbles occur，but no cracks;while at peak temperature 950℃ and 700℃，there are cracks but no bubbles； the structure of enamel coating at peak temperature 1350℃ is examined as full vitresence ， while the structure after cyclic heating at low peak temperature is mainly vitresence together with Na₂MoO₄（MoO₃）_y crystalline phase.
Keywords　sprayed porcelain pipe　heat simulation technique　welding　hot-sensitivity

1　前言
　　喷瓷管道是将玻璃釉经过高温火焰喷枪喷熔在管道内外壁上形成一种无机非金属涂层，该涂层不老化，耐蚀性优异，大幅度提高了管道的使用寿命^［1］。但是，管道接口在焊接过程中，由于焊接电弧热的高温作用会使喷瓷涂层熔化、剥离及耐蚀性变化，如不解决焊口的防腐问题，将严重影响管道的使用寿命^［2］。目前，国内外有不少学者从事在金属基体上熔敷耐蚀陶瓷及玻璃涂层的研究^［3～5］，而瓷层焊接热敏感性的研究尚未见报道。本报告采用热模拟技术再现喷瓷管道焊接热影响区中各微区组织，以深入探讨近缝区基体及瓷层的性能变化规律，研究焊接热循环的影响，对喷瓷管道的生产应用具有重要意义。
2　试验方法
　　试验用喷瓷管道基体金属为Q235，尺寸为φ159mm×6mm，其成分见表1。采用石油天然气-氧气火焰喷熔玻璃釉料，热喷玻璃釉料组成见表2。

表1　Q235基体金属的化学成分
Table 1　Chemical composition of base metal Q235

图1　不同热循环条件下基体金属组织
Fig.1　Microstructure of base metal
heat-cycled at different peak temperatures
(a) 1350℃；(b) 1200℃；(c) 950℃；(d)700℃

表4　热模拟后基体金属硬度
Table 4　Average hardness of base
metal after thermal simulation

图2　不同热循环条件下瓷层X射线衍射谱
Fig.2　X-ray diffraction patterns of enamel coating
heat-cycled at different peak temperatures

3.3　金属-瓷层的界面形貌
　　SEM观察结果表明，峰温1350℃、1200℃作用后，金属与瓷层界面产生大量的气泡，主要原因是高温加热时，从金属、瓷釉及金属与瓷釉的界面析出气体，焊接热循环的冷却速度快，使气体来不及通过瓷层逸出，从而产生气泡。除气泡外，金属与瓷层的界面结合良好，无界面裂纹产生（图3a，b）；峰温950℃、700℃作用后，金属与瓷层界面无气泡产生，却形成了大量的界面裂纹（图3c，d）。分析认为这主要是金属与瓷层的线膨胀系数不同，焊接热循环作用时，金属与瓷层之间产生很大的内应力，在内应力作用下致裂。

图3　金属-瓷层的界面形貌
Fig.3　Interface image of metal-enamel
(a)1350℃；(b)1200℃；(c)950℃；(d)700℃

4　结论
　　(1)热循环对喷瓷管道基体金属组织有显著影响，随峰温提高，基体硬度提高，组织由F+P转变成B+F+P;峰温为1350℃、1200℃和700℃ 时，基体金属中产生大量晶间微裂纹。
　　 (2)热作用后瓷层相结构发生变化，峰温为1350℃时，瓷层相结构为全玻璃态；峰温低于1200℃时， 不同峰温的瓷层相组成变化不大，以玻璃态为主，有Na₂MoO₄（MoO₃）_y 晶相析出。
　　 (3)热作用后金属-瓷层界面形貌变化很大。峰温为1350℃、1200℃时，界面产生大量气泡，但无界面裂纹；峰温为950℃、700℃时，界面无气泡，但有界面裂纹产生。