[发明专利]一种9Ni钢窄间隙激光填丝焊接方法

说明书

本发明公开了一种9Ni钢窄间隙激光填丝焊接方法，包括以下步骤:步骤一：确定焊接坡口尺寸，并对焊接坡口进行冷加工和清洁，将填丝材料放入干燥箱烘干，并存储于保温箱中备用；步骤二：将9Ni薄板整体放入焊接试验机并固定，采用高纯氩气作保护气体；打底焊道焊接时不填丝，使激光以深熔焊模式进行焊接，在进行填充、盖面焊道的焊接时填丝，使激光以热导焊模式进行焊接；激光功率大小与焊接速度大小的比值取5～8，送丝速度大小与激光功率大小的比值为0.5～0.8；步骤三：每焊完一道焊缝，使用钢刷对坡口侧壁及焊道表面的焊渣进行清理，直到焊接完成，实现9Ni钢焊接效率高、焊接质量好、生产成本低的特点。

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种9Ni钢窄间隙激光填丝焊接方法。

背景技术

9Ni钢是LNG等低温储罐的主要原材料，低温储罐制造生产中9Ni钢焊接方法通常有手工电弧焊(SMAW)、埋弧焊(SAW)、钨极氩弧焊(TIG)、熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG)等，且以SMAW和SAW为主。

一方面，这些传统的弧焊方法，焊接坡口尺寸较大，随着低温储罐尺寸及其所用9Ni钢板厚度的增加，焊接道次、焊材消耗量增加，导致焊接成本明显提高；

另一方面，由于这些传统的弧焊方法本身的热源特性，其焊接接头热影响区宽度、焊接残余应力、焊接变形均较大。此外，由于9Ni钢本身易被磁化的特性，在弧焊过程中容易产生磁偏吹现象，严重影响了焊接过程的稳定性，从而严重影响焊接质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种9Ni钢窄间隙激光填丝焊接方法，利用高能量密度的激光作为主要热源，减少焊接热影响区宽度和焊接变形，并通过往焊接坡口填入镍基成分的焊丝，获得高镍成分的焊缝，以保证焊缝韧性；由于焊接坡口侧壁金属依靠激光能量熔化，焊丝以填丝形式伸入焊接熔池，并不以电弧形式进行焊接，因此不受钢板剩磁影响，不会引起磁偏吹；此外，通过优化焊接坡口设计，减少焊丝消耗，提高焊接生产效率，大幅度降低生产成本。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种9Ni钢窄间隙激光填丝焊接方法，包括以下步骤:

步骤一：焊前准备：确定焊接坡口尺寸，并对焊接坡口进行冷加工和清洁，将填丝材料放入干燥箱烘干，并存储于保温箱中备用；

步骤二：焊接：将9Ni薄板整体放入焊接试验机并固定，采用纯氩气作保护气体；

打底焊道焊接时不填丝，采用-5～5mm的离焦量,使激光以深熔焊模式进行焊接，充分熔透坡口钝边，激光功率与焊接速度的比值取1.5～3；

在进行填充、盖面焊道的焊接时填丝，采用+15～+25mm的离焦量,使激光以热导焊模式进行焊接，以增加焊接过程中熔池流动的稳定性，保证焊接坡口的侧壁熔合；

根据板厚和激光器的最大输出功率选择激光功率，激光功率大小与焊接速度大小的比值取5～8，送丝速度大小与激光功率大小的比值为0.5～0.8；

步骤三：每焊完一道焊缝，使用钢刷对坡口侧壁及焊道表面的焊渣进行清理，直到焊接完成。

作为本发明进一步的方案：所述纯氩气采用后置侧吹的方式，且气体流量20～30L/min。

作为本发明进一步的方案：所述填丝材料采用镍基成分体系的实心焊丝。

作为本发明进一步的方案：步骤二的焊接过程中，控制道间、层间温度在150℃以内。

作为本发明进一步的方案：步骤一中，焊接坡口的角度α为0.5～8°，坡口钝边的尺寸P为0～5mm。

作为本发明进一步的方案：在焊接坡口上开设一个阶梯状坡口，阶梯状坡口的角度为β，0≤β≤α，所述阶梯状坡口的高度b取4～10mm,阶梯状坡口的底部扩展宽度c取1～2mm。