[发明专利]一种铁素体不锈钢的随焊激冷焊接方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种铁素体不锈钢的随焊激冷焊接方法，属于铁素体不锈钢焊接及应用的技术领域。

背景技术

 长期以来，奥氏体不锈钢以其良好的耐腐蚀性能和力学性能一直在技术领域选用，由于镍元素储量较少，镍价高，使奥氏体不锈钢的生产成本逐渐增加；随着炼钢设备及冶炼技术的发展，纯净度高、综合性能好的铁素体不锈钢已经进行生产，它不仅拥有奥氏体不锈钢的力学性能和耐蚀性能，而且耐局部腐蚀的能力还优于奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢已在家电、汽车、建筑装饰、五金制品领域得到广泛应用。

铁素体不锈钢单一的铁素体组织无相变，不能通过相变来调节组织，在焊接过程中焊接热影响区的铁素体晶粒长大，焊接接头力学性能会急剧恶化，冲击性能受到较大影响，因此热影响区成为整个焊接接头的薄弱区域，影响了该类型不锈钢的焊接质量。

目前，铁素体不锈钢焊接过程中发生粗晶脆化的问题，主要是通过冶金方法和高能量的焊接方法来改善晶粒粗化问题，其中冶金方法在材料中添加合金元素铌、钨，焊接方法包括等离子弧焊、激光焊以及激光-MAG复合焊接的方法，这些种方法均需要通过复杂设备和工艺才能实现，成本较高。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，对铁素体不锈钢在钨极氩弧焊接过程中采用液氮随焊激冷，提高焊接接头的冷却速度，改善铁素体不锈钢焊后晶粒长大问题，以提高铁素体不锈钢焊接接头的力学性能和抗腐蚀性能。

 

技术方案

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；