[发明专利]一种铁素体不锈钢的随焊激冷焊接方法

权利要求书

1.一种铁素体不锈钢的随焊激冷焊接方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铁素体不锈钢板、铁素体不锈钢焊丝、液氮、乙醇、氩气、砂纸，其准备用量如下：以毫米、毫升、厘米³为计量单位

铁素体不锈钢板：00Cr21          550 mm×10 mm×100 mm  2块

铁素体不锈钢焊丝：00Cr21        Φ1.2 mm×400 mm

液氮：N₂                        100000 mL±50 mL

乙醇：C₂H₅OH                   2000 mL±50 mL

氩气：Ar                        100000 cm³±50 cm³

砂纸：SiC  400粒                276 mm×0.5 mm×230 mm  2张

焊接方法如下：

(1) 制作液氮激冷枪

液氮激冷枪为圆管状，中间为液氮腔，前部设有喷液嘴、出液口及导液丝，后部为安装环，用铝合金材料制作；

(2) 预处理铁素体不锈钢板

① 被焊接铁素体不锈钢板为两块，尺寸、规格一样，呈矩形板状，焊接部位开坡口，单面坡口角度为30°；

② 用乙醇擦洗铁素体不锈钢板，使焊接部位洁净；

(3) 钨极氩弧焊接铁素体不锈钢板

铁素体不锈钢板的钨极氩弧焊接是在钨极氩弧焊机上进行的，是在氩气保护、液氮激冷、铁素体不锈钢焊丝的填丝焊接下完成的；

① 置放铁素体不锈钢板

将焊接卡具置于氩弧焊机的工作台上，并在焊接卡具内水平放置两块被焊接的铁素体不锈钢板，两钢板坡口部位对齐；

② 安装调试液氮激冷枪，并对准被焊钢板焊缝；

③ 安装氩气管，并对准被焊钢板焊缝；

④ 安装铁素体不锈钢焊丝，其尖端部对准被焊钢板焊缝；

⑤ 开启氩气阀、氩气管，向焊接部位输送氩气，氩气输入速度150 cm³/min；

开启钨极氩弧焊机，引燃电弧，焊接电压14-15 V，焊接电流130-140 A，电弧作用于铁素体不锈钢板和焊丝；

⑥ 将铁素体不锈钢焊丝对准被焊部位，进行焊接，焊接热输入量0.5-0.6 kJ/min；焊接速度为170-200 mm/min；

开启液氮激冷枪，向焊接部位输入液氮，液氮输入速度100 mL/min；

当两被焊钢板焊缝结合，即完成了正面焊接；

焊接后静置冷却5 min；

⑦ 将正面接合的两块铁素体不锈钢板重新装卡，反面朝上，用同样方法和技术参数焊接两块钢板反面；当两被焊钢板焊缝结合后，即完成了反面焊接；

焊接后静置冷却10 min；

(4) 关闭氩弧焊机电源，停止焊接；

关闭液氮激冷枪，停止冷却；

关闭氩气阀、氩气管，停止输氩气；

(5) 拆下焊接卡具，取出被焊不锈钢板；

(6) 中温回火

将被焊接的铁素体不锈钢板置于热处理炉中，进行中温回火，回火温度300 ℃，回火时间30 min；

回火后随炉冷却至25 ℃；

(7) 机械打磨焊瘤

将被焊钢板用机械打磨正反面焊瘤，使两面平整；

(8) 砂纸打磨被焊钢板表面

将被焊钢板置于平板上，用砂纸打磨正反两面，使表面光洁，使正反面粗糙度达Ra0.32-0.63 μm；

(9) 乙醇清洗

用乙醇清洗被焊钢板正反表面，使其洁净；

(10) 检测、分析、表征

对焊接的铁素体不锈钢板焊接接头的形貌、焊缝金相组织、力学性能进行检测、分析、表征；

用光学显微镜和扫描电镜对焊缝的金相显微组织和微观形貌分析；

用万能拉伸机对焊接接头抗拉强度和延伸率进行分析；

用冲击试验机对焊接接头冲击吸收功进行分析；

用电化学工作站对焊接接头进行电化学腐蚀性分析；

结论：焊接后的铁素体不锈钢板焊接接头晶粒细小，力学性能高，抗拉强度达到481.51 MPa，延伸率达29.2 %，焊缝冲击吸收功为31.5 J，自腐蚀电流密度为0.63×10⁶A?cm^-2，自腐蚀电位为-0.803V。