CN103862183A - 一种不锈钢复合板高效焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及复合板焊接方法领域，更具体的讲是不锈钢复合板高效焊接方法，其包括如下步骤：加工坡口；坡口清理及组对；焊接复层侧的基层；焊接复层；焊接背面基层，本发明的有益效果是：采用丝极电渣焊进行复层的焊接，选择Cr、Ni含量与复材相近的焊丝，保证得到低碳的耐蚀性优良的焊缝金属，另外丝极电渣焊的焊缝深度小，焊缝宽度大的特点，可有效降低焊接道次，焊接道次的减少意味着焊接施工程序简化，焊接效率提高，产生未熔合、夹渣等缺陷的几率也大大降低。背面基层用450A至500A的大电流埋弧焊进行焊接，可有效保证基材金属焊缝熔深，杜绝未融合缺陷的产生，也可大大提高焊接施工效率。
Description
技术领域
本发明涉及复合板焊接方法领域，更具体的讲是一种不锈钢复合板高效焊接方法。
背景技术
不锈钢复合板常用于腐蚀性介质行业的设备制造，即可满足耐蚀性的要求，又可降低设备制造成本。厚度4.5mm以上不锈钢复合板焊接时，在焊接基层与复层交界处时，需采用Cr、Ni含量较复层更高的焊材进行过渡层的焊接，并且焊接过渡层时，必须采用小电流、低热输入的焊接方法，目的是降低过渡层焊缝金属中Cr和Ni的稀释及C向过渡层焊缝的扩散。在焊接复层时，为了避免产生热裂纹等缺陷，也需采用小电流、低热输入焊接工艺。传统不锈钢复合板的焊接过渡层和复层是分开焊接的，无法连续焊接，降低了工作效率，另外复层侧在焊接时，小电流、低热输入的焊接要求无疑进一步降低了不锈钢复合板的焊接施工效率。
发明内容
为了解决上述传统不锈钢复合板焊接工艺中，过渡层与复层分开焊接，且必须采用小电流、低热输入焊接过渡层和复层而导致的焊接效率过低问题，本发明提供了一种能够既保证焊接质量同时又提高不锈钢复合板焊接效率的焊接方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明所涉及的不锈钢复合板高效焊接方法，包括如下步骤：
（a）加工坡口，在待焊接的不锈钢复合板的复层一侧加工坡口，坡口型式为Y字型，坡口角度为60±2°，钝边尺寸3～5mm；
该坡口设计，在采用气保焊焊接打底焊道时，不会产生焊漏现象，利于采用行走小车夹持气保焊枪实现全自动施焊。
（b）坡口的清理及组对，使用角向磨光机清理坡口的表面及坡口附近15～20mm范围内的油污和氧化铁皮，然后进行组对点焊；
（c）焊接复层侧的基层，打底焊道采用气保焊焊接，填充焊道采用气保焊或埋弧焊焊接，该层焊道的顶部应低于复合界面1～2mm；
（d）焊接复层，采用丝极电渣焊进行焊接；
（e）焊接背面基层，采用大电流埋弧焊进行焊接。
上述不锈钢复合板中复层厚度0.5～3.0mm，基层厚度4.0～16.0mm。
上述步骤（b）中，坡口组对时，坡口根部间隙为0。
上述步骤（c）中，打底焊道采用气保焊进行焊接，保护气体为80%Ar与20%CO2混合气，保护气体流量15～18L/Min，焊接电流为180～240A，焊接电压为22～26V，焊接速度为300～400 mm/ Min，干伸长度10～15mm。
保护气体不宜选择100% CO2，因为100% CO2作为保护气时，焊接过程中飞溅过大，对复层的耐蚀性有害。
作为本发明的一种选择，上述步骤（c）中，填充焊道的焊接采用气保焊，保护气体为80%Ar与20%CO2混合气，保护气体流量15～18L/Min，焊接电流为180～240A，焊接电压为22～26V，焊接速度为300～400 mm/ Min，干伸长度10～15mm。
作为本发明的另一种选择，上述步骤（c）中，填充焊道的焊接采用埋弧焊进行焊接，焊接电流350A～400A，焊接电压28～32V，焊接速度500～650 mm/ Min，干伸长度25～30mm，焊剂散布高度20～30mm。
上述步骤（d）中，丝极电渣焊的焊丝直径为3.2mm～5.8mm，焊剂为PF-B7FK电渣焊专用烧结焊剂，焊接电流350A～400A，焊接电压25～28V，焊接速度140～190 mm/ Min，干伸长度25～30mm，焊剂散布高度20～30mm。
上述步骤（e）中，大电流埋弧焊焊接电流450A～500A，焊接电压30～34V，焊接速度500～650 mm/ Min，干伸长度25～30mm，焊剂散布高度20～30mm。
本发明的有益效果是：本发明的复层焊接采用丝极电渣焊进行焊接的设计，在上述步骤（d）中，不用区分过渡层和复层而分别焊接，而是采用焊丝直径为3.2mm～5.8mm的丝极电渣焊，直接进行复层的焊接。由于丝极电渣焊的稀释率低，在焊接不锈钢复层时，无需焊接过渡层，就可保证复层侧焊缝的Cr、Ni含量满足耐腐蚀性的要求，而且基材金属中的C向熔敷金属中的扩散很低，有效降低了焊缝金属中马氏体等脆性组织的比例。采用丝极电渣焊进行复层的焊接，选择Cr、Ni含量与复材相近的焊丝，也可保证得到低碳的耐蚀性优良的焊缝金属。另外丝极电渣焊的焊缝深度小，焊缝宽度大的特点，可有效降低焊接道次，焊接道次的减少意味着焊接施工程序简化，焊接效率提高，产生未熔合、夹渣等缺陷的几率也大大降低。
本发明的不锈钢复合板高效焊接方法，在上述步骤（e）中，不用碳弧气刨清根，选用450A至500A的大电流埋弧焊进行焊接，可有效保证基材金属焊缝熔深，杜绝未融合缺陷的产生，也可大大提高焊接施工效率。
同时通过对复合板坡口的设计、坡口根部间隙的限定以及对各个焊道的高度、焊道焊接方式的选择后，复合板的焊接质量不会降低。
附图说明
图1为坡口型式及焊接道次示意图。
图中：1-复层，2-基层，3-打底焊道，4-填充焊道，5-复层焊道，6-背面基层焊道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好的了解本发明，但并不因此限制本发明。
实施例一
本例中以022Cr17Ni12Mo2不锈钢为复材、以低合金结构钢Q345B为基材的不锈钢复合钢板为例，进行本发明实施例说明，不锈钢复层的厚度为2.5mm，基层的厚度为8.0mm。对该不锈钢复合板的高效焊接采用以下步骤。
（a）通过机械铣削或等离子切割等加工方法，将不锈钢复合板的焊接端加工成如图1所示的Y字型坡口。坡口角度为60°，钝边尺寸3mm。
（b）利用角向磨光机对加工好的坡口进行打磨，去除坡口表面及其附近20mm范围内的油污及氧化铁皮，以免焊接时焊缝产生气孔等缺陷。打磨干净后，按照图1所示进行坡口组对。
（c）采用气保焊焊接打底焊道和填充焊道，选用直径1.2mm的ER50-6实芯焊丝，保护气体为80%Ar+20%CO2混合气，保护气体流量17L/Min，焊接电流为220A，焊接电压为25V，焊接速度为300 mm/ Min，干伸长度15mm，该层焊道的顶部低于复合界面1.5mm。
（d）采用丝极电渣焊法焊接复层，选用直径4.0mm的US-316L实芯不锈钢焊丝，焊剂为PF-B7FK烧结焊剂，焊接电流380A，焊接电压26V，焊接速度190 mm/ Min，干伸长度26mm，焊剂散布高度25mm。选用该焊接参数时，可实现复层的一次焊接成型，大大简化了不锈钢复层的焊接程序，提高了焊接效率。
（e）通过埋弧焊焊接基层，选用直径4.0mm的H10Mn2实芯焊丝，焊剂为SJ101烧结焊剂，焊接电流500A，焊接电压33V，焊接速度550 mm/ Min，干伸长度25mm，焊剂散布高度30mm。
实施例二
本例中以022Cr17Ni12Mo2不锈钢为复材、以低合金结构钢Q345B为基材的不锈钢复合钢板为例，进行本发明实施例说明，不锈钢复层的厚度为2.5mm，基层的厚度为8.0mm。对该不锈钢复合板的高效焊接采用以下步骤。
（a）通过机械铣削或等离子切割等加工方法，将不锈钢复合板的焊接端加工成如图1所示的Y字型坡口，坡口角度为60°，钝边尺寸3mm；
（b）利用角向磨光机对加工好的坡口进行打磨，去除坡口表面及其附近20mm范围内的油污及氧化铁皮。打磨干净后，按照图1所示进行坡口组对。
（c）采用气保焊焊接打底焊道，选用直径1.2mm的ER50-6实芯焊丝，保护气体为80%Ar+20%CO2混合气，保护气体流量17L/Min，焊接电流为220A，焊接电压为25V，焊接速度为300 mm/ Min，干伸长度15mm；
采用埋弧焊焊接层的填充焊道。焊剂为SJ101烧结焊剂，焊丝为直径3.2mm的H10Mn2实芯焊丝，焊接电流350A，焊接电压30V，焊接速度600 mm/ Min，干伸长度25mm，焊剂散布高度25mm，该层焊道的顶部低于复合界面1.5mm。
（d）采用丝极电渣焊法焊接复层，选用直径4.0mm的US-316L实芯不锈钢焊丝，焊剂为PF-B7FK烧结焊剂，焊接电流380A，焊接电压26V，焊接速度190 mm/ Min，干伸长度26mm，焊剂散布高度25mm。
（e）通过埋弧焊焊接基层，选用直径4.0mm的H10Mn2实芯焊丝，焊剂为SJ101烧结焊剂，焊接电流500A，焊接电压33V，焊接速度550 mm/ Min，干伸长度25mm，焊剂散布高度30mm。
采用本发明方法和传统方法分别焊接相同尺寸和材质的不锈钢复合板，不锈钢复层材质022Cr17Ni12Mo2，厚度2.5mm，基层材质Q345B，厚度8.0mm，测试长度500mm。结果表明本发明方法的焊接工时较传统方法大为缩短，焊接接头的强度、韧性、弯曲等力学性能和耐腐蚀性能全部满足使用要求。这表明本发明方法确是一种不锈钢复合板高效焊接方法，具体对比结果见表1、表2。
由表1可以看出，本发明焊接方法坡口根部间隙为0，不会发生焊漏的问题，而且本发明不区分过渡层和复层，同时背面不清根，可以直接、连续焊接，无需采用小电流缓慢焊接，工序简单，节约时间，提高工作效率；而由表2可以看出，本发明焊接方法所焊接的不锈钢复合板的力学性能和耐腐蚀性能均未下降。
Claims (8)
1.一种不锈钢复合板高效焊接方法，包括如下步骤：
（a）加工坡口，在待焊接的不锈钢复合板的复层一侧加工坡口，坡口型式为Y字型，坡口角度为60±2°，钝边尺寸3～5mm；
（b）坡口的清理及组对，清理坡口的表面及坡口附近15～20mm范围内的油污和氧化铁皮，然后进行组对点焊；
（c）焊接复层侧的基层，打底焊道采用气保焊焊接，填充焊道采用气保焊或埋弧焊焊接，该层焊道的顶部与复合界面距离1～2mm；
（d）焊接复层，采用丝极电渣焊进行焊接；
（e）焊接背面基层，采用大电流埋弧焊进行焊接。
2.根据权利要求1所述的不锈钢复合板高效焊接方法，其特征在于：所述不锈钢复合板中复层厚度0.5～3.0mm，基层厚度4.0～16.0mm。
3.根据权利要求1所述的不锈钢复合板高效焊接方法，其特征在于：所述步骤（b）中，坡口组对时，坡口根部间隙为0。
4.根据权利要求1所述的不锈钢复合板高效焊接方法，其特征在于：所述步骤（c）中，打底焊道采用气保焊进行焊接，保护气体为80%Ar与20%CO2混合气，保护气体流量15～18L/Min，焊接电流为180～240A，焊接电压为22～26V，焊接速度为300～400 mm/ Min，干伸长度10～15mm。
5.根据权利要求1所述的不锈钢复合板高效焊接方法，其特征在于：所述步骤（c）中，填充焊道的焊接采用气保焊，保护气体为80%Ar与20%CO2混合气，保护气体流量15～18L/Min，焊接电流为180～240A，焊接电压为22～26V，焊接速度为300～400 mm/ Min，干伸长度10～15mm。
6.根据权利要求1所述的不锈钢复合板高效焊接方法，其特征在于：所述步骤（c）中，填充焊道的焊接采用埋弧焊进行焊接，焊接电流350A～400A，焊接电压28～32V，焊接速度500～650 mm/ Min，干伸长度25～30mm，焊剂散布高度20～30mm。
7.根据权利要求1所述的不锈钢复合板高效焊接方法，其特征在于：所述步骤（d）中，丝极电渣焊的焊丝直径为3.2mm～5.8mm，焊剂为PF-B7FK电渣焊专用烧结焊剂，焊接电流350A～400A，焊接电压25～28V，焊接速度140～190 mm/ Min，干伸长度25～30mm，焊剂散布高度20～30mm。
8.根据权利要求1所述的不锈钢复合板高效焊接方法，其特征在于：所述步骤（e）中，大电流埋弧焊焊接电流450A～500A，焊接电压30～34V，焊接速度500～650 mm/ Min，干伸长度25～30mm，焊剂散布高度20～30mm。
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