專利名稱：奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于奧氏體不銹鋼材料的焊接方法，適用于奧氏體不銹鋼的焊接 施工。
技術(shù)背景在國(guó)內(nèi)奧氏體不銹鋼板材、管材焊接時(shí)現(xiàn)在大多采用氬弧焊，在保護(hù)措施上只 是用氬氣進(jìn)行保護(hù)，進(jìn)行空冷焊接。這種焊接方法存在以下幾個(gè)缺點(diǎn)1、焊接應(yīng) 力大，材料表面變形嚴(yán)重；2、焊縫處一形成貧Cr區(qū)，耐腐蝕性減弱；3、焊縫金 屬晶粒粗大，易形成晶間腐蝕。本發(fā)明就解決了以上問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于提供一種可有效提高奧氏體不銹鋼板材或管材焊接產(chǎn)品 質(zhì)量尤其是可有效消除貧Cr區(qū)、減小焊接殘余應(yīng)力且可大幅提高焊接效率的焊接 方法。其技術(shù)解決方案如下 一種奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法，其是在工件焊縫處完成打底焊后，在對(duì) 焊縫進(jìn)行填充和蓋面焊接的同時(shí)在焊縫的背面通以冷卻水進(jìn)行冷卻。通常在對(duì)奧氏體不銹鋼施焊時(shí)，大都采用在自然條件下的空冷焊接工藝。但在 焊接材料一定的前提下，采用普通自然冷卻焊接工藝，對(duì)焊接工藝參數(shù)一一焊接電 流、焊接速度、道間溫度及施焊層、道數(shù)等有較嚴(yán)格的要求和限制。由于奧氏體不 銹鋼本身的物理特性(熱導(dǎo)率小、熱膨脹系數(shù)大)及焊接熱循環(huán)等因素的影響，難免使焊接接頭金屬晶粒粗大和Cr的碳化物在晶界析出(Cr的碳化物析出對(duì)不含穩(wěn)定 性元素Ti和Nb的鋼種尤為明顯)，并產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力，使得焊縫有裂紋 傾向，在設(shè)備運(yùn)行時(shí)受到介質(zhì)等外界條件的作用下，焊縫及熱影響區(qū)金屬有較大的晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂傾向，使設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中存在著較大的安全隱患。 采用水冷焊接工藝，由干冷卻速度很大，其強(qiáng)制冷卻的結(jié)果使得熔池?zé)岫却蠓冉?低，焊接接頭受熱范圍明顯減小，道間溫度也可得到很好的控制，并可連續(xù)進(jìn)行焊 接。經(jīng)試驗(yàn)及工程實(shí)際應(yīng)用，采用水冷焊接工藝不但可以使焊縫金屬晶粒細(xì)密、組 織均勻、焊接殘余應(yīng)力小而且可以得到理想的焊接接頭，還可提高焊接生產(chǎn)效率。 母材越厚，需要施焊的層道數(shù)越多，其效果越為明顯。 水冷焯工藝特點(diǎn)'由于Cr一Ni奧氏體不銹鋼在使用前或出廠交貨狀態(tài)多為固溶處理狀態(tài)。此時(shí)， 當(dāng)Cr一Ni奧氏體不銹鋼中含碳量在O. 02% 0.03%以上時(shí)(隨鋼中的含Ni量而異)， 碳在鋼中便處于過飽和狀態(tài)。隨后，在不銹鋼的焊接過程中要經(jīng)過450 85(TC的敏 化溫度加熱，則鋼中過飽和的碳就會(huì)向晶界擴(kuò)散，析出并與其附近的鉻形成鉻的碳 合物。在常用的Cr一Ni奧氏體不銹鋼中，這種碳化物一般為Cr23C[M23C6].由于這 種碳化物含有較高的Cr，所以絡(luò)碳化物沿晶界沉淀就導(dǎo)致了碳化物周圍鋼的基體中 Cr濃度的降低，形成所謂"貧鉻區(qū)"。當(dāng)鉻碳化物沿晶界沉淀呈網(wǎng)狀時(shí)，貧鉻區(qū)亦 呈網(wǎng)狀。不銹鋼耐腐蝕是因?yàn)樵诮橘|(zhì)作用下，鋼中含有足以使鋼在此介質(zhì)中鈍化的 鉻量'。貧鉻區(qū)鉻量不足，使鈍化能力降低，甚至消失，而奧氏體晶粒本身仍具有足 夠鈍化(耐蝕)能力，因此，在腐蝕介質(zhì)作用下晶界附近連成網(wǎng)狀的貧鉻區(qū)便優(yōu)先溶 解而產(chǎn)生晶間腐蝕。奧氏體不銹鋼焊接時(shí)，不僅在焊縫和熱影響區(qū)易造成晶間腐蝕， 而且在焊接接頭近縫區(qū)的一個(gè)狹帶上也會(huì)發(fā)生晶間腐蝕。其原因是焊接時(shí)焊縫在 450 85(TC溫度范圍內(nèi)反復(fù)加熱，使溶于奧氏體的碳以較快的擴(kuò)散速度析出，聚集 在晶界處的碳和鉻形成碳化鉻，在晶粒邊界形成貧Cr層所致。采用水冷焊法可以很 好的解決這個(gè)問題，由于水冷焊法是一人在板材的一面進(jìn)行焊接，而同時(shí)另一人在 板材的另一面用水澆，這樣可以降低焊接熱量，加快焊縫冷卻速度，減小焊縫在危 險(xiǎn)溫度區(qū)內(nèi)的停留時(shí)間，使其不致形成貧Cr區(qū)，同時(shí)由于焊接熱量的降低，可以減 小悍接的變形。經(jīng)過對(duì)比試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)水冷焊與正常焊接的金相組織沒有變化，但晶粒更加細(xì)小。如果在使用水冷焊法的同時(shí)再使用搖把焊法，可以使焊縫更加的' 美觀。水冷焊時(shí)焊接電流可比非水冷焊時(shí)提高10%~30%，并且由于冷速很快，電 弧過后熔池很快冷凝，接頭溫度很快下降，可連續(xù)進(jìn)行焊接，不必考慮道間溫度過熱的影響(在空冷條件下焊接時(shí)， 一般要待道間溫度降到150 °C以下后才可施焊下一道)。由于冷速較大，熔池過熱程度小，使得晶粒細(xì)密，同時(shí)焊接殘余應(yīng)力小，因而 提高了焊接接頭的力學(xué)性能和耐腐蝕能力，保證了設(shè)備的使用壽命。綜上所述，本發(fā)明使奧氏體不銹鋼焊縫金屬晶粒細(xì)密、組織均勻、焊接殘余 應(yīng)力小而且可以得到理想的焊接接頭，還可提高焊接生產(chǎn)效率。
具體實(shí)施方式
:'管材焊接(1)、將需焊接的的管段對(duì)接并封堵兩端留有進(jìn)、出水口。 (2)、 連接水源向焊件內(nèi)注水，并控制注水后的水流量。(3)、依次進(jìn)行焊道的填充焊、 蓋面焊。板材焊接 一人在進(jìn)行正面焊縫的填充蓋面的同時(shí)，另一人用冷卻水沖擊焊縫 背面，并且在焊縫背面停留數(shù)秒，以便使焊縫正面達(dá)到6(TC以下，減少熱應(yīng)力， 這樣就不會(huì)引起水源移走后整塊板的波浪變形和扭曲變形。水冷焊工藝要點(diǎn)及操作注意事項(xiàng)(1) 、焊接電流可比一般焊接時(shí)提高10% 30%。(2) 、由于冷速較快，若操作不當(dāng)，易產(chǎn)生焊縫熔合不良和夾渣等焊接缺陷。故 焊工在施焊前要進(jìn)行認(rèn)真練習(xí)，施焊時(shí)采用"之，字形運(yùn)條法，且擺弧宜過快，要 使電弧在坡口兩側(cè)停留足夠的時(shí)間。(3) 、姜隨時(shí)注意水溫和水流量。水溫的變化會(huì)影響冷速的變化，會(huì)增加操作難 度或影響冷卻效果。應(yīng)根據(jù)水溫來調(diào)節(jié)水流量，也就是說用水流量來控制水溫，即 冷卻速度。一fe水溫需控制在10 50 。C為宜。(4) 、要特別注意起弧處接頭的質(zhì)量。蓋面時(shí)焊速要適當(dāng)加快，否則易造成焊縫 余高超標(biāo)。(5) 、其他要求與一般焊接工藝相同。
權(quán)利要求
1、一種奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法，其特征在于在工件焊縫處完成打底焊后，在對(duì)焊縫進(jìn)行填充和蓋面焊接的同時(shí)在焊縫的背面通以冷卻水進(jìn)行冷卻。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法，其特征在于焊接電 流比一般焊接時(shí)提高10-30%;冷卻水的水溫控制在10-5(TC之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法，其特征在于在工件焊縫處完成打底焊后，在對(duì)焊縫進(jìn)行填充和蓋面焊接的同時(shí)在焊縫的背面通以冷卻水進(jìn)行冷卻。本發(fā)明改變了以往奧氏體不銹鋼材料焊接時(shí)焊接應(yīng)力大、耐腐蝕性差等問題。使奧氏體不銹鋼焊縫金屬晶粒細(xì)密、組織均勻、焊接殘余應(yīng)力小而且可以得到理想的焊接接頭，還可提高焊接生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)B23K9/23GK101229605SQ20081001460
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2008年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月2日
發(fā)明者段言峰, 范偉國(guó) 申請(qǐng)人:泰山集團(tuán)泰安市普瑞特機(jī)械制造有限公司