[发明专利]一种提高系泊链焊口质量的工艺方法

说明书

本发明涉及一种提高系泊链焊口质量的工艺方法，本方法主要包括a)闪光焊接前准备；b)闪光预热；c)顶锻过程和d)顶锻保压四个步骤，特点在于在链环放于电极后闪光焊前增加导热石墨片至环端口和预顶锻两个工序，减少焊口高温熔融金属中合金元素高温氧化和脱碳，避免高温氧化物滞留焊口，提高焊口低温冲击韧性、强度和塑性指标；通过控制合适的闪光预热次数、顶锻速度、顶锻留量、顶锻压力和保压时间参数，使得焊口附近过烧金属充分被顶出，保证闪光焊焊口质量和性能稳定性。

技术领域

本发明涉及一种提高系泊链焊口质量的工艺方法。属于焊接工艺技术领域。

背景技术

系泊链区别于一般的锚链，它是用在石油钻井平台等海洋结构件上起固定作用的链条，由于其工作环境很恶劣，所以对链条有较为严苛的要求。闪光对焊的基本原理是：焊件装配成对接接头，接通电源，并使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点(产生闪光)，使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接。

目前通常采用的编链和焊接工艺热编链热焊接。闪光的作用：1)加热焊件，热源主要来自于液体过梁的电阻热以及过梁爆破时部分金属液滴喷射在对口端面上所带来的热量。2)烧掉焊接端面上的赃物和不平，因此降低了对焊前端面的质量要求；3)液体过梁爆破时产生的金属蒸汽减少了空气对对口间隙的入侵，形成自保护；4)闪光后期在端面上形成的液体金属层，为顶锻时排除氧化物和过热金属提供了有利条件。

顶锻的作用：1)封闭对口间隙，挤平因过梁爆破而留下的火口。2)彻底排除端面上的液体金属层，使焊缝中不残留铸态组织。3)排除过热金属及氧化物夹杂，造成洁净金属的紧密结合；4)使对口和邻近区域获得适当的塑性变形，促进焊缝再结晶过程。

目前国内外系泊链大生产过程中，主要存在如下问题：1)目前焊接工况下，由于没有有效保护，高温液态金属被氧化烧损，钢中添加的合金元素没有起到应有的效果，为了弥补烧损，钢中需要添加更多的合金元素，无形中大幅增加了制链成本；2)目前工况条件下，对焊机顶锻能力要求严苛，需要更大的顶锻力将高温氧化金属挤出；3)顶锻力也不能过大，因为电极加持力形成的摩擦力是有限的，过大的加持力必然造成链环变形严重，甚至不能满足标准尺寸要求。目前工装状况已经成为影响系泊链焊口质量的瓶颈问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种显著提高强度链条钢焊口质量的焊接工艺方法，减少焊口高温熔融金属中合金元素高温氧化和脱碳，避免高温氧化物滞留焊口，提高焊口低温冲击韧性、强度和塑性指标；通过控制合适的闪光预热次数、顶锻速度、顶锻留量、顶锻压力和保压时间等参数，使得焊口附近过烧金属充分被顶出，保证闪光焊焊口质量和性能稳定性。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种提高系泊链焊口质量的工艺方法，主要从如下几个方面进行优化改进：1)在链环放置电极后，在链环端口之间放入提前预制好的导热石墨片。导热石墨片具有导电性，在闪光过程中，导热石墨片被氧化生成二氧化碳气体，对焊口起到保护作用，同时还具有还原作用，即使焊口部分金属被氧化，通过石墨还原出单质金属。石墨片的作用主要体现在闪光焊前期，链环端口多少会有喇叭口，空气中的氧气更容易进入焊口，高温金属氧化比较厉害。2)导热石墨片放入链环端部后采用预顶锻方式将导热石墨片与两端面紧密贴合，这样既可以避免闪光过程中导热石墨片脱落，又有利于减少闪光初期高温液态金属的烧损和脱碳；3)顶锻保压，油缸保压一段时间，使链环充分变形，降低链环焊口上残余拉伸应力；由于链环强度较高，焊接顶锻过程中回弹力大，为了保证焊口高温金属充分熔合，保压时间必须足够。

所述方法包括以下步骤：

a)闪光焊准备：将提前压制好的石墨片放于待焊链环喇叭口中，石墨片不能太薄，太薄容易断裂且保护效果不好；太厚燃烧不完全容易在焊口积碳。本发明石墨片厚度范围0.5～1.5mm，为了防止石墨片因重力掉落，采用预顶锻方式将石墨片紧紧挤压在链环两端面间隙中。