[发明专利]一种增强奥氏体不锈钢激光焊缝抗腐蚀性能的方法

说明书

本发明涉及一种增强奥氏体不锈钢激光焊缝抗腐蚀性能的方法，包括：第一步：将不开坡口的两块待焊板材的垂直端面打磨平整；第二步：准备与待焊板材材质相同的上垫板和下垫板；第三步：将两块待焊板材、上垫板和下垫板的表面、端面的杂质、油污进行清洁，清洁后将上垫板、待焊板材、下垫板从上到下依次放置；第四步：使用激光束沿竖直方向照射两块待焊板材交界位置的上垫板表面，并按照预设的焊接轨迹和焊接速度移动；第五步：焊接完成后，常温下自然冷却，然后沿上垫板的下表面和下垫板的上表面进行切割，将上垫板和下垫板切掉，得到激光焊件。本发明提高了激光焊件焊缝的抗腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别是涉及增强奥氏体不锈钢焊缝抗腐蚀性能的焊接方法。

背景技术

激光焊接是一种应用广泛的先进材料加工技术，在激光焊接奥氏体不锈钢焊缝中，由于有铁素体存在导致焊缝的抗腐蚀性能大大低于母材。在平衡状态下，奥氏体不锈钢的凝固基于铬镍当量比(Cr_eq/Ni_eq)分为4种模式，依次为(1.25)A模式，(1.25～1.48)AF模式，(1.48～1.95)FA模式，以及(1.95)F模式，其中A和AF模式以奥氏体为初晶相凝固，焊缝组织中的铁素体量较少，抗腐蚀性较好。而FA和F模式则以铁素体为初始相凝固，焊缝组织中的铁素体量较多抗腐蚀性下降。工程上常用的300系奥氏体不锈钢的凝固模式对冷却速度敏感，平衡条件下的凝固模式为FA，而在激光加热的快速冷却条件下，焊缝往往呈混合凝固，FA、AF和A凝固模式同时存在，焊缝各局部组织的抗腐蚀性不均匀。

激光束沿传播方向的线能量分布呈逐渐减弱趋势，因此导致焊缝熔池顶部的焊接热量输入大于底部，即焊缝熔池顶部的温度高于底部。对于非穿透激光深熔焊，焊接熔池冷却速度取决于两侧和底部未穿透母材的三维热传导散热速度，与之相邻的熔池局部冷却速度最快。当熔池温度降至初始相凝固温度范围，焊缝顶部周围板材的温度升高、导热率下降，导致顶部的冷却速度低于焊缝底部，因此导致焊缝内各局部区域的冷却速度不同，呈混合凝固模式。以本申请中的非熔透激光焊接304不锈钢为例，焊缝顶部主要以FA模式凝固，铁素体量较多、抗腐蚀性较低，而焊缝中部以主要AF模式凝固、铁素体量较少，焊缝底部则以A模式凝固，只有极少量的铁素体，抗腐蚀性最好。但是焊缝暴露在腐蚀介质的部分通常是耐蚀性较差的焊缝表面，因此，需要开发出一种焊接方法，以提高奥氏体不锈钢激光焊缝的防腐性能。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种增强奥氏体不锈钢激光焊缝抗腐蚀性能的方法，提高奥氏体不锈钢对接焊接接头的抗腐性能。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种增强奥氏体不锈钢激光焊缝抗腐蚀性能的方法，包括如下步骤：

第一步：将不开坡口的两块待焊板材1的垂直端面打磨平整；

第二步：准备与待焊板材1材质相同的上垫板2和下垫板3，上垫板2的板厚为待焊板材的板厚的1/3，下垫板3的板厚为待焊板材的板厚的2/3；

第三步：将两块待焊板材1、上垫板2和下垫板3的表面、端面的杂质、油污进行清洁，清洁后将上垫板2、待焊板材1、下垫板3从上到下依次放置，用上垫板2和下垫板3将两块待焊板材1压紧；

第四步：使用激光束4沿竖直方向照射两块待焊板材的交界位置的上垫板2表面，并按照预设的焊接轨迹和焊接速度移动；

第五步：焊接完成后，常温下自然冷却，然后沿上垫板2的下表面和下垫板3的上表面进行切割，将上垫板2和下垫板3切掉，得到激光焊件。激光焊件的两外表面处激光焊缝的抗腐蚀性能优于常规激光焊缝。

其中，在第一步中，所述待焊板材1的长度(沿纸面方向)为120mm，宽度(垂直纸面方向)为100mm，厚度为2.1mm，材料为304奥氏体不锈钢。