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CN110170770A - 一种双相不锈钢焊接活性剂及焊接方法 - Google Patents

一种双相不锈钢焊接活性剂及焊接方法 Download PDF

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CN110170770A CN201910601454.7A CN201910601454A CN110170770A CN 110170770 A CN110170770 A CN 110170770A CN 201910601454 A CN201910601454 A CN 201910601454A CN 110170770 A CN110170770 A CN 110170770A
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师红旗
简东慧
李广州
丁毅
沈晓冬
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Abstract

一种不锈钢焊接活性剂及焊接方法，用于材料加工工程的焊接领域。活性剂由粉末药剂和载体溶剂组成，粉末药剂成分：SiO2：65wt％‑85wt％、TiO2：10wt％‑25wt％、Ni：5wt％‑10wt％。使用乙醇或甲醇作为载体溶剂，将药剂混匀，刷涂在清洁过的工件表面，待载体溶剂挥发后，形成涂敷层，约2‑8mg/cm2，调节焊接参数，使用大于8kJ/cm的热输入量进行TIG焊。该种焊接活性剂能够增加焊接接头深宽比，并且获得两相均匀、性能良好的焊接接头。

Description

一种双相不锈钢焊接活性剂及焊接方法
技术领域
本发明属于材料加工工程的焊接领域，本发明主要涉及一种双相不锈钢活性剂及焊接方法。
背景技术
双相不锈钢由铁素体和奥氏体两种典型的微观组织构成，其中铁素体受Cr、Mo等元素影响，而奥氏体由Ni、N等元素控制。正由于两相良好的结合，使其具有良好的力学性能与耐蚀性能，在造纸、石油化工、海洋工程等众多领域得到广泛的应用。
焊接作为实际应用过程中不可缺少的一个环节，是材料发展过程中的重要部分。在目前的制造业中，TIG焊作为一种主流的焊接方式，能焊出具有良好性能的焊接接头，但是受焊接熔深的局限，当材料厚度超过3mm时，需要开坡口、多道焊，有时还需预热才能完成。所以，在TIG焊用在中厚板时，存在生产效率低、成本高等缺点，在生产过程中不再适用。
A-TIG焊是在TIG焊基础上在焊件表面涂敷一层活性剂，最终获得较大熔深的一种新型焊接技术，是1965年由乌克兰的巴顿焊接研究所首先提出的。目前针对碳钢、不锈钢的活性剂已有较多的研究，但还没有针对双相不锈钢的焊接活性剂，比如CN103769773A公布了适用于普通不锈钢和碳钢对接焊的活性剂，但会改变双相不锈钢特殊的双相组织，接头性能受到影响，所以不再适用。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种双相不锈钢焊接活性剂及焊接方法，达到增加双相不锈钢钨极氩弧焊焊接熔深，增加焊接接头的深宽比，并且使焊接接头的两相组织均衡，提高焊接接头的性能。
双相不锈钢焊接活性剂，是由粉末药剂和载体溶剂组成，所述粉末药剂按质量百分比由以下组分组成：SiO2：65wt％-85wt％、TiO2：10wt％-25wt％、Ni：5wt％-10wt％。
所述活性剂由质量百分比为90％-95％的粉末药剂和5％-10％的载体溶剂混合而成。
所述载体溶剂为乙醇或甲醇。
所述双相不锈钢焊接活性剂进行的双相不锈钢焊接方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取粉末药剂和乙醇或甲醇，并将两者混合均匀，得到糊状的活性剂；
(2)进行焊接件表面处理，然后将混匀的活性剂刷涂在焊口位置，涂刷密度为2-8mg/cm2；
(3)待乙醇或甲醇挥发后，药剂吸附在钢的表面，便可进行焊接，焊接热输入需＞8kJ/cm。
所述步骤(2)中，焊接件的表面处理为采用机械方法对焊接件表面打磨至露出金属光泽，然后用乙醇清洗焊接件表面。
所述步骤(3)中，采用手工钨极氩弧焊进行双相不锈钢对接焊。
所述手工钨极氩弧焊焊接参数为：焊枪钨极尖端据活性剂涂敷层2mm，焊接电流200A，焊接电压13-15V，气体流量10L/min。
本发明的有益效果是：
1、本发明的双相不锈钢焊接活性剂，有效增加了TIG焊的焊接熔深，对于8mm及以下的双相不锈钢能不开坡口，一次焊透，增加焊接接头深宽比，并且使双相不锈钢焊接接头两相均匀，提高焊接接头性能。
2、本发明的双相不锈钢焊接活性剂质量稳定，活性剂涂敷层在焊接过程中不容易发生脱落，焊接完成后的活性剂渣壳易清理，焊缝成形良好，对于双相不锈钢的焊接工艺有较好的应用前景。
3、制备工艺简单，残渣较少。
附图说明
图1为实施例3焊接试样的横截面图片；
图2为对比例焊接试样的横截面图片；
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，通过下面的实施例与附图作进一步详细描述，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限下面的实施例。
实例1
采用本发明的双相不锈钢的焊接活性剂对2205双相不锈钢进行A-TIG焊，具体步骤如下：
(1)2205双相不锈钢试片尺寸为100mm×80mm×6mm，将试片表面用砂纸打磨，然后用酒精冲洗，用干净纱布擦拭并用吹风机吹干。
(2)将清洗好的两块双相不锈钢试片沿100mm长度方向对齐，进行焊接装配。在焊接部位表面涂敷活性剂，涂敷层为2-8mg/cm2；
所述活性剂配比：90％-95％的粉末药剂和5％-10％的乙醇溶剂；
所述粉末药剂配比：SiO2：85wt％、TiO2：10wt％、Ni：5wt％。
(3)采用手工钨极氩弧焊进行双相不锈钢对接焊，焊接参数为：焊枪钨极尖端据活性剂涂敷层2mm，焊接电流200A，焊接电压13-15V，气体流量10L/min。
测试结果：
(1)焊接接头完全熔透，熔深7.1mm，熔宽6.4mm；
(2)焊接接头中奥氏体相比例为42％，金相组织中未发现气孔与缺陷；
(3)焊接接头拉伸强度786MPa，达到母材拉伸强度的90％。
实例2
采用本发明的双相不锈钢的焊接活性剂对2205双相不锈钢进行A-TIG焊，具体步骤如下：
(1)2205双相不锈钢试片尺寸为100mm×80mm×6mm，将试片表面用砂纸打磨，然后用酒精冲洗，用干净纱布擦拭并用吹风机吹干。
(2)将清洗好的两块双相不锈钢试片沿100mm长度方向对齐，进行焊接装配。在焊接部位表面涂敷活性剂，涂敷层约2-8mg/cm2；
所述活性剂配比：90％-95％的粉末药剂和5％-10％的乙醇溶剂；
所述粉末药剂配比：SiO2：65wt％、TiO2：25wt％、Ni：10wt％。
(3)采用手工钨极氩弧焊进行双相不锈钢对接焊，焊接参数为：焊枪钨极尖端据活性剂涂敷层2mm，焊接电流200A，焊接电压13-15V，气体流量10L/min。
测试结果：
(1)焊接接头完全熔透，熔深6.4mm，熔宽6.1mm；
(2)焊接接头中奥氏体相比例为55％，金相组织中未发现气孔与缺陷；
(3)焊接接头拉伸强度780MPa，达到母材拉伸强度的90％。
实例3
采用本发明的双相不锈钢的焊接活性剂对2205双相不锈钢进行A-TIG焊，具体步骤如下：
(1)2205双相不锈钢试片尺寸为100mm×80mm×6mm，将试片表面用砂纸打磨，然后用酒精冲洗，用干净纱布擦拭并用吹风机吹干。
(2)将清洗好的两块双相不锈钢试片沿100mm长度方向对齐，进行焊接装配。在焊接部位表面涂敷活性剂，涂敷层约2-8mg/cm2；
所述活性剂配比：90％-95％的粉末药剂和5％-10％的乙醇溶剂；
所述粉末药剂配比：75wt％、TiO2：17wt％、Ni：8wt％。
(3)采用手工钨极氩弧焊进行双相不锈钢对接焊，焊接参数为：焊枪钨极尖端据活性剂涂敷层2mm，焊接电流200A，焊接电压13-15V，气体流量10L/min。
测试结果：
(1)焊接接头完全熔透，熔深6.8mm，熔宽6.2mm；
(2)焊接接头中奥氏体相比例为48％，金相组织中未发现气孔与缺陷；
(3)焊接接头拉伸强度809MPa，超过母材拉伸强度。
对比例
(1)2205双相不锈钢试片尺寸为100mm×80mm×6mm，将试片表面用砂纸打磨，然后用酒精冲洗，用干净纱布擦拭并用吹风机吹干。
(2)将清洗好的两块双相不锈钢试片沿100mm长度方向对齐，进行焊接装配。
(3)采用手工钨极氩弧焊进行双相不锈钢对接焊，焊接参数为：焊枪钨极尖端据活性剂涂敷层2mm，焊接电流200A，焊接电压13-15V，气体流量10L/min。
测试结果：
焊接接头未完全熔透，熔深3.7mm，熔宽10.6mm；不符合焊接要求。

Claims (7)

1.一种双相不锈钢焊接活性剂，其特征在于，该活性剂由粉末药剂和载体溶剂组成，所述粉末药剂按质量百分比由以下组分组成：SiO2：65wt％-85wt％、TiO2：10wt％-25wt％、Ni：5wt％-10wt％。
2.根据权利要求1所述双相不锈钢焊接活性剂，其特征在于：所述活性剂由质量百分比为90％-95％的粉末药剂和5％-10％的载体溶剂混合而成。
3.根据权利要求2所述双相不锈钢焊接活性剂，其特征在于：所述载体溶剂为乙醇或甲醇。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述双相不锈钢焊接活性剂进行的双相不锈钢焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按比例称取粉末药剂和乙醇或甲醇，并将两者混合均匀，得到糊状的活性剂；
(2)进行焊接件表面处理，然后将混匀的活性剂刷涂在焊口位置，涂刷密度为2-8mg/cm2；
(3)待乙醇或甲醇挥发后，药剂吸附在钢的表面，便可进行焊接，焊接热输入需＞8kJ/cm2。
5.根据权利要求4所述双相不锈钢焊接活性剂进行的双相不锈钢焊接方法，其特征在于：在步骤(2)中，焊接件的表面处理为采用机械方法对焊接件表面打磨至露出金属光泽，然后用乙醇清洗焊接件表面。
6.根据权利要求4所述双相不锈钢焊接活性剂进行的双相不锈钢焊接方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，采用手工钨极氩弧焊进行双相不锈钢对接焊。
7.根据权利要求4所述双相不锈钢焊接活性剂进行的双相不锈钢焊接方法，其特征在于：手工钨极氩弧焊焊接参数为：焊枪钨极尖端据活性剂涂敷层2mm，焊接电流200A，焊接电压13-15V，气体流量10L/min。
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