[发明专利]可有效控制热丝TIG镍基合金堆焊层强度的焊接工艺

说明书

本发明涉及一种可有效控制热丝TIG镍基合金堆焊层强度的焊接工艺，包含：S1、将低合金钢预热至预热温度，进行M层镍基合金热丝TIG堆焊，且控制层间温度小于等于200℃；S2、进行N层镍基合金热丝TIG堆焊，且控制层间温度小于等于200℃；其中，堆焊层数N根据堆焊层晶粒测试的结果确定；S3、在完成N层镍基合金热丝TIG堆焊后，将层间温度降温至室温与预热温度之间；S4、每完成K层镍基合金热丝TIG堆焊后，将层间温度降至室温与预热温度之间，期间控制层间温度小于等于200℃，直至堆焊完成。本发明通过控制堆焊过程中的预热温度及层间温度，降低镍基合金堆焊层的晶粒尺寸，提高堆焊层的强度，提高堆焊效率。

技术领域

本发明涉及一种核用镍基合金热丝TIG（Tungsten Inert Gas Welding，非熔化极惰性气体钨极保护焊）焊接工艺，具体是指一种能够有效控制热丝TIG镍基合金堆焊层强度的焊接工艺。

背景技术

镍基合金由于具有优异的耐腐蚀性能，因此被广泛的应用于核电设备中耐腐蚀层的焊接，例如接管端面的镍基隔离层堆焊、稳压器下封头堆焊等。在压力容器中，接管与安全端的焊缝属于压力边界，因此必须对镍基隔离层的力学性能进行考核，尤其是室温及高温力学性能。TIG焊是一种焊接热输入小、焊缝成型优良、且焊缝金属洁净的焊接工艺，因此被用于接管端面镍基隔离层的堆焊。

传统的TIG焊采用冷丝焊接，其效率非常低，通常一个接管端面的堆焊需要一个多月的时间，严重影响着产品的制造周期。而热丝TIG焊不仅保留了冷丝TIG焊的优点，同时通过增加焊丝预热，有效提高了接管端面的镍基合金的堆焊效率，约为冷丝TIG焊的2～2.5倍。但是，在实际的焊接过程中，镍基合金经热丝TIG焊堆焊后，堆焊层的强度却明显低于冷丝TIG焊，又使得产品无法满足设计要求。因此，如何提高热丝TIG镍基堆焊层的力学性能（强度），是核电设备制造过程中亟待解决的焊接工艺问题。

基于上述，本发明提出一种可有效控制热丝TIG镍基堆焊层强度的焊接工艺，通过对焊接步骤的工艺控制，有效解决现有技术中存在的热丝TIG镍基合金堆焊层的强度问题，不仅降低镍基合金堆焊层的晶粒尺寸，同时提高镍基合金堆焊层的强度，降低产品的制造周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种可有效控制热丝TIG镍基合金堆焊层强度的焊接工艺，通过控制堆焊过程中的预热温度及层间温度，降低镍基合金堆焊层的晶粒尺寸，提高堆焊层的强度，提高堆焊效率。

为了实现上述目的，本发明提供一种可有效控制热丝TIG镍基合金堆焊层强度的焊接工艺，包含以下步骤：

S1、将低合金钢预热至预热温度，在低合金钢表面进行M层镍基合金热丝TIG堆焊，且在进行每层镍基合金热丝TIG堆焊时，控制层间温度小于等于200℃；

S2、继续进行N层镍基合金热丝TIG堆焊，且在进行每层镍基合金热丝TIG堆焊时，控制层间温度小于等于200℃；

其中，堆焊层数N根据预先进行的堆焊层晶粒测试的结果确定，即堆焊N+1层镍基合金热丝TIG堆焊时，堆焊层上产生粗大晶粒；

S3、在完成N层镍基合金热丝TIG堆焊后，将层间温度降温至大于等于室温且小于等于预热温度的范围之间；

S4、每完成K层镍基合金热丝TIG堆焊后，将层间温度降至大于等于室温且小于等于预热温度的范围之间；在每K层镍基合金热丝TIG堆焊的过程中，控制层间温度小于等于200℃，直至堆焊完成。

在本发明的一个优选实施例中，所述的S1中，在低合金钢表面进行2～5层镍基合金热丝TIG堆焊。

在本发明的一个优选实施例中，所述的S1中，在低合金钢表面进行M层共4mm～6mm厚度的镍基合金热丝TIG堆焊。

所述的S2中，堆焊层晶粒测试的具体步骤为：