[发明专利]一种奥氏体不锈钢中厚板的组合焊接方法有效

专利信息
申请号: 201510292541.0 申请日: 2015-06-01
公开(公告)号: CN104858557A 公开(公告)日: 2015-08-26
发明(设计)人: 李亚江;刘坤;王娟 申请(专利权)人: 山东大学
主分类号: B23K31/02 分类号: B23K31/02
代理公司: 济南圣达知识产权代理有限公司 37221 代理人: 赵妍
地址: 250061 山东*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 一种 奥氏体 不锈钢 厚板 组合 焊接 方法
【说明书】:

技术领域

本发明属于焊接技术领域,具体涉及一种奥氏体不锈钢中厚板的组合焊接方法。

背景技术

目前,不锈钢在生产制造中的需求量日益增长,尤其是不锈钢中厚板焊接结构在运输管道、容器储罐、船舶制造以及核电建设等领域发挥着越来越重要的作用。但奥氏体不锈钢对焊接热输入特别敏感,易造成严重的晶间腐蚀,难以进行大热输入下的高效焊接,传统的钨极氩弧焊+手工电弧焊组合焊接方法需要在前道焊缝冷却后再进行后道焊缝的焊接,造成生产效率低,消耗焊材较多,人工劳动强度大,生产成本高,接头性能难以满足使用性能要求。不锈钢中厚板焊接时,焊缝背面成形质量也是人们普遍关注的问题,特别是采用普通的组合焊接方法时,焊缝根部容易出现未焊透、未熔合等缺陷。

发明专利(201310396060.5和201310149268.7)提出的不锈钢手工钨极氩弧焊打底+填充钨极氩弧焊盖面组合焊接方法,在焊件坡口底部添加铜衬垫。但这项技术中需要拆除铜衬垫后才能进行根部焊道上的盖面焊接,工艺繁琐,打底焊、盖面焊和封底焊不能同时进行。并且钨极氩弧焊打底焊接难以实现不锈钢中厚板的熔透,无法保证焊缝背面的成形,并且手工操作获得焊接接头质量不稳定。

本发明提出的脉冲等离子弧焊(PC-PAW)+脉动填丝钨极氩弧焊(GTAW)组合焊接方法可实现不锈钢中厚板的快速、高效、稳定的组合焊接,对于提高焊接生产效率和提高产品质量具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足,提出了一种不锈钢中厚板的组合焊接方法。

为实现上述目的,本发明采用下述技术方案:

一种奥氏体不锈钢中厚板的组合焊接方法,包括如下步骤:

(1)在奥氏体不锈钢的待焊对接面处开V形坡口,钝边5~8mm;对待焊工件表面及V形坡口处进行打磨和清洗;打磨的目的是去除毛刺、油污及氧化皮,并保证工件表面及待焊对接坡口平整。

(2)将工件无间隙紧密装配固定,并对引弧板、熄弧板及焊接试板之间采用点焊固定。

(3)对接焊接前预通保护气体,确保不锈钢坡口表面及焊缝底部形成充分的保护气氛。

(4)采用脉冲等离子弧焊进行打底焊接,焊接过程中无金属填充;焊接过程通过调整焊接速度来控制焊接热输入和等离子弧的能量密度以形成贯穿工件的连续移动小孔;其中,钨极直径2.0~2.5mm,喷嘴孔径3.0~3.5mm,喷嘴孔道比1.0~1.2。

(5)采用超低碳Cr20-Ni10-Si焊丝进行脉动填丝钨极氩弧焊盖面焊接,保证脉冲等离子弧进行的打底焊和脉动填丝钨极氩弧焊进行的盖面焊同时进行,控制前部等离子弧热源与后部氩弧热源的间隔距离为6~9cm,在焊接的同时,对工件进行冷却。冷却是为了避免打底盖面前后同时焊接时高温停留时间过长,降低热影响区敏化倾向。

优选的,步骤(1)中,所述V形坡口的角度为60°,试板两侧各30°。

优选的,步骤(1)中,所述清洗是依次用丙酮和无水乙醇清洗V形坡口及工件表面。

优选的,步骤(1)所述的奥氏体不锈钢,其厚度为9~13mm,合金元素含量的质量百分数为:C 0.030%~0.080%,Si 0.40%~1.00%,Mn1.0%~2.00%,P 0.010%~0.045%,S 0.010%~0.030%,Ni 8.00%~11.00%,Cr 18.00~20.00%,Fe余量。固溶处理状态下奥氏体不锈钢的力学性能:抗拉强度Rm≥520MPa,屈服强度Rp0.2≥205MPa,伸长率A50≥40%。

优选的,步骤(3)中,所述保护气体为高纯氩气,通入保护气体的时间为1~1.5min。

优选的,步骤(4)中,焊接工艺参数为:基值电流60~80A,脉冲电流130~170A,脉冲频率1.4~2.0Hz,脉宽比为12/21~21/35,焊接电压29~32V,控制焊接热输入在9~15kJ/cm,等离子气体流量5~12L/min,保护气体流量13~22L/min。

优选的,步骤(4)中所述等离子气体为高纯氩气;利于焊接过程中等离子弧的稳定,等离子气体流量优选6~8L/min。

优选的,步骤(4)中,所述脉冲等离子弧焊,采用直流正接极性接法。直流正接极性接法利于等离子弧在穿透过程中形成小孔,保证单面焊双面成形。

优选的,步骤(4)中,所述喷嘴孔径为3.5mm,喷嘴到工件的距离为5~8mm。

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