[发明专利]一种水下湿式环境下异种钢超声频脉冲辅助电弧焊方法

说明书

一种用于水下湿式环境下异种钢超声频脉冲辅助电弧焊方法，包括如下步骤：将钢板开45‑60°V形坡口，留有2mm钝边，并将坡口附近铁锈打磨干净；采用超声频脉冲辅助电弧焊工艺，使用自保护药芯焊丝进行焊接，无需保护气；该工艺可以有效降低焊接接头扩散氢含量，防止氢致裂纹的产生，并通过控制焊接参数还可以改善和精确控制焊缝成形（焊缝余高和背面下塌量≤2mm），解决异种钢水下焊接接头质量偏低的问题，保证海洋和核电领域的安全发展，具有十分重要的理论意义和实际应用价值。

技术领域

本发明属于焊接技术领域，涉及用于水下环境的异种钢结构焊接方法，具体地说是一种水下湿式环境下异种钢超声频脉冲辅助FCAW(药芯焊丝熔化极气体保护焊)或SMAW(手工电弧焊,是利用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法,简称手弧焊。是以焊条和焊件作为两个电极,被焊金属称为焊件或母材)电弧焊方法。

背景技术

目前，很多的异种钢结构服役于水下环境，如海底油气管道、海洋平台等，为了保证这些结构的安全稳定运行，需要大力发展用于水下环境的异种钢结构焊接方法。然而，异种钢接头进行水下焊接时，由于水环境带来的冷却速度快、氢致裂纹倾向大、焊缝成形质量差等问题，从而给异种钢结构的水下湿法焊接带来困难。因此，必须下更大力度开发适用于异种钢的水下焊接工艺。

已有的技术中，专利200810046615.2介绍了一种中温厚壁WB36/1Cr18Ni9Ti异种钢焊接工艺，涉及一种珠光体/奥氏体异种钢焊接工艺，通过A307焊条在WB36侧先预堆三层作为隔离层，以在提高和保证焊接工艺和接头性能的前提下，降低焊接成本，提高生产效率。专利201510742053.5介绍了厚规格耐磨钢板与高强度铸钢的焊接方法，采用K型坡口、2mm间隙的坡口形式，提供了一种厚规格耐磨钢板与高强度铸钢的焊接方法，可以有效提高焊接效率。专利200410009170.2和201010123736.X分别介绍了利用电弧超声激励源焊接铝合金与铝基复合材料、焊接钛合金的方法，将电弧不仅作为产热源，同时作为超声发射机构；将超声频交变电信号耦合进焊接电弧，发射出的超声波作用于焊接熔池，从而改善焊接接头熔合区的冶金和结晶过程，进而改善焊接接头的组织和成分均匀度，在此基础上提高接头的强度等性能。但以上几种方法，均未涉及到水环境对焊接接头质量的影响，专利201610183482.8介绍了一种基于脉冲电流的药芯焊丝水下湿法焊接方法，实现了较高频率、较小熔滴尺寸的自由过渡模式，从源头上解决了水下湿法焊接熔滴过渡困难，但是没有涉及到水下湿式环境下异种钢焊缝成形差及接头氢致裂纹敏感性的问题。

因此，研究一种水下湿式环境下异种钢超声频脉冲辅助FCAW电弧焊接方法，可以改善焊接接头熔合区组织的均匀性、减少气孔、降低扩散氢含量，并可增加水下焊接工艺规范区间，提高焊缝成形精度和焊接接头的性能，对保证海洋和核电领域的安全发展，具有十分重要的理论意义和实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对现有的焊接技术不能满足水下湿式环境下异种钢焊接的问题，发明一种水下湿式环境下异种钢超声频脉冲辅助电弧焊方法，以获得低扩散氢含量的焊接接头，防止氢致裂纹的产生，并通过调节工艺参数，改善和精确控制焊缝成形。

本发明的技术方案是：

一种水下湿式环境下异种钢超声频脉冲辅助电弧焊方法，其特征在于，采用超声频电源对电弧进行调制耦合，产生超声频脉冲进行FCAW或SMAW焊接。

所述方法适用于水下环境异种钢结构焊接，异种钢的钢板厚度为1~14mm。

所述超声频电源的频率区间为20kHz~60kHz。所述的方法包括以下步骤：

步骤（1），焊前准备，对异种钢钢板进行清理除锈，并在待焊处加工形成45º-60º的V形坡口，并留有0~2mm钝边，焊接材料为水下专用镍基自保护药芯焊丝/焊条或不锈钢自保护药芯焊丝或焊条。