本發(fā)明涉及焊接工藝，具體涉及電子級還原爐鐘罩用純銀-低合金鋼復(fù)合板的焊接工藝。

背景技術(shù)：

1、鐘罩式還原爐是改良西門子法多晶硅生產(chǎn)工藝的核心設(shè)備，在運(yùn)行過程中高溫硅芯會持續(xù)發(fā)出中心波長為2~2.3μm的近紅外電磁波，常規(guī)不銹鋼還原爐鐘罩內(nèi)壁近紅外反射率低對紅外電磁波表現(xiàn)出較高的吸收性能，使得由硅芯發(fā)出的輻射能經(jīng)還原爐鐘罩內(nèi)壁吸收后轉(zhuǎn)化為低品位的熱能，造成占還原爐總能量輸入60%?以上的能源損失。

2、銀金屬具有高達(dá)90%以上的近紅外反射率，使用一定厚度的銀鋼復(fù)合板作為鐘罩內(nèi)筒，可反射大部分來自硅芯的紅外波，將能量保存在還原爐內(nèi)，進(jìn)而減少能量輸入，不僅降低了多晶硅生產(chǎn)成本，還可提高多晶硅純度，用于生產(chǎn)電子級多晶硅。

3、目前國內(nèi)電子級還原爐鐘罩內(nèi)筒一般體采用純銀-奧氏體不銹鋼復(fù)合板。現(xiàn)有技術(shù)申請?zhí)枺篶n202210695657.9公開了一種銀鋼復(fù)合板的焊接方法，包括：銀鋼復(fù)合板焊接坡口的加工；銀鋼復(fù)合板基層的焊接：將銀鋼復(fù)合板的坡口進(jìn)行組對，保證銀層側(cè)平齊，銀鋼復(fù)合板坡口結(jié)合面間隙留2～4mm；依次進(jìn)行銀鋼復(fù)合板基層打底層焊接、銀鋼復(fù)合板基層填充層焊接、銀鋼復(fù)合板基層蓋面層焊接；進(jìn)行對銀鋼復(fù)合板基層打底層焊縫背面修磨、無損檢測；銀鋼復(fù)合板銀層的焊接；進(jìn)行銀鋼復(fù)合板銀層無損檢測，銀層焊縫按nb/t47013.5-2015?100％pt合格等級ⅰ級檢測合格。基缺陷在于，其采用傳統(tǒng)的坡口加工方法，將銀鋼復(fù)合板基層焊接端加工成外坡口，將銀鋼復(fù)合板銀層焊接端加工成外坡口，其傳統(tǒng)的坡口施焊容易造成焊接變形。對于大爐型還原爐，純銀-奧氏體不銹鋼復(fù)合板內(nèi)筒打底時背部充氣保護(hù)與變形控制會更為困難，并且隨著爐型增大，奧氏體不銹鋼作為基層材料經(jīng)濟(jì)性較差。

4、其次，純銀-奧氏體不銹鋼復(fù)合板的焊接難度大，不銹鋼基層打底焊接時背部需充氣保護(hù)，否則會氧化，另外不銹鋼線膨脹系數(shù)較大，焊后焊縫收縮量大。并且銀的導(dǎo)熱率較高，焊接時需要較高的熱輸入。氧在液態(tài)銀中有較大的溶解度，焊后冷卻過程中液態(tài)銀轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，氧在銀中溶解度迅速降低，析出的氧殘留在枝狀晶之間無法逸出，極易產(chǎn)生氣孔，從而導(dǎo)致整個焊接接頭質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。

5、鑒于以上，有必要提出電子級還原爐鐘罩用純銀-低合金鋼復(fù)合板的焊接工藝來解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供電子級還原爐鐘罩用純銀-低合金鋼復(fù)合板的焊接工藝。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種電子級還原爐鐘罩用純銀-低合金鋼復(fù)合板的焊接工藝，包括如下步驟：

3、步驟一、坡口處理：對純銀-低合金鋼復(fù)合板的焊接部位進(jìn)行加工，形成基層y型坡口、復(fù)層剔槽的坡口形式，并將坡口清理干凈，復(fù)層的剔槽在剔槽時將長度范圍內(nèi)復(fù)層全部剔除，并將基層也剔1-1.2mm深。

4、步驟二、低合金鋼基層焊接：從復(fù)層側(cè)打底焊接基層打底層，單面焊雙面成型，即從復(fù)層一側(cè)施焊，焊縫正面和背面兩個表面成型均合格；然后在基層側(cè)焊接填充兩層后形成基層填充層；再在基層測焊接填充形成基層蓋面層；焊接時，焊接的方式并不受限制，可以選用多種焊接形式，例如用手工電弧焊、埋弧焊、氣體保護(hù)焊等方式。

5、步驟三、無損檢測：對基層進(jìn)行無損檢測。

6、步驟四、純銀復(fù)層焊接：在焊接前對復(fù)層坡口及兩側(cè)進(jìn)行加溫預(yù)熱；本技術(shù)中的預(yù)熱是針對銀層焊接的，銀和銀之間熔合較為困難，如母材不進(jìn)行預(yù)熱或者預(yù)熱不到位的話，銀焊絲被焊槍熔化后在母材上形成的熔池?zé)o法鋪展開，形狀會變成類似小金屬球。銀的導(dǎo)熱性極好，不預(yù)熱還會導(dǎo)致銀層母材不能熔化，影響正常焊接。預(yù)熱可以降低冷卻速度，有助于減少淬硬傾向，從而降低冷裂紋的風(fēng)險。通過控制金屬的冷卻速率，可以改善焊縫的微觀結(jié)構(gòu)，提高其韌性和抗疲勞性能。均勻的預(yù)熱可以幫助控制焊接過程中的熱變形，使最終產(chǎn)品的幾何形狀更加準(zhǔn)確。預(yù)熱有助于促使焊接熔池中的氣體（如氧氣）逸出，減少氣孔的形成。雖然預(yù)熱本身會增加一定的準(zhǔn)備時間，但通過減少后續(xù)處理步驟（如焊后熱處理）的需求以及減少缺陷返工，總體上可以提高生產(chǎn)效率。預(yù)熱溫度達(dá)到后再在復(fù)層側(cè)進(jìn)行底焊接一層形成復(fù)層打底層，然后再焊接形成復(fù)層填充蓋、復(fù)層蓋面層各一層。

7、步驟五、無損檢測：對復(fù)層進(jìn)行無損檢測。

8、所述的純銀-低合金鋼復(fù)合板，純銀復(fù)層厚度≥2.5mm，低合金鋼基層厚度≥20mm。

9、進(jìn)一步地，步驟一中所述的基層y型坡口鈍邊為0-2mm，單邊角度為25-30°。復(fù)層單側(cè)剔槽長度為3-3.2mm，角度為25-30°。

10、進(jìn)一步地，步驟二鎢極氬弧焊焊接電流為100-140a，電壓為14-16v，速度5-10cm/min，焊槍保護(hù)氣為99.99%氬氣，氣流量為12-20l/min，無需背保氣。焊條電弧焊焊接電流為140-170a，電壓23-27v，速度6-12cm/min。埋弧焊電流為450-550a，電壓為32-38v，速度35-45cm/min。焊接時控制道間溫度≤300℃。

11、具體的，本發(fā)明使用鎢極氬弧焊對基層打底時焊槍在復(fù)層側(cè)焊接，確保朝向復(fù)層側(cè)的焊縫表面成型平滑，可避免后續(xù)焊接復(fù)層前打磨，簡化步驟，降低勞動強(qiáng)度。根據(jù)前述可知，從復(fù)層側(cè)對基層打底焊接，焊縫正面就是朝向復(fù)層側(cè)這一面，這樣在接下來對復(fù)層側(cè)進(jìn)行焊接前可以使剔槽內(nèi)底部的平整度較好，省去了將焊縫打磨平整這一步驟；使用的氬弧焊絲型號為er50-6（w49a36），規(guī)格為φ2.0mm，焊接一層即基層打底層，由于本發(fā)明中使用的復(fù)合板基層是低合金鋼，對比常用的不銹鋼，可以不需要背面保護(hù)充氣，同時其焊接變形量也小，可以有效保證焊縫的質(zhì)量。

12、使用的焊條型號為e5015，規(guī)格為φ4.0mm，并從基層側(cè)進(jìn)行焊接，焊接兩層即基層填充層，焊接基層填充層時也不需要對焊縫進(jìn)行重新打磨修整，由于基層填充層焊接時和基層打底層時同材質(zhì)焊接，所以，在焊條電弧焊焊接基層填充層時，打底層背面不平整處在焊接時具有重熔效果，從而可以使基層打底層兩側(cè)均不用進(jìn)行打磨修整，從而簡化焊接步驟。如果先用現(xiàn)有的一般焊接步驟如從基層側(cè)直接打底焊接的話，焊縫背面是朝向復(fù)層側(cè)的這一面，會很不平整，這樣復(fù)層焊接前就多了打磨平整這一步驟。

13、埋弧焊絲與焊劑型號為h10mn2+hj431（s49a2ms-su34），焊絲規(guī)格為φ4.0mm，焊劑粒度為8-40目，焊接基層蓋面層。

14、進(jìn)一步地，步驟三中的無損檢測按nb/t47013.2對基層焊縫進(jìn)行100%rt檢測，ⅱ級合格，然后按nb/t47013.5對基層焊縫兩個表面進(jìn)行100%pt檢測，ⅰ級合格。

15、進(jìn)一步地，步驟四中復(fù)層打底層焊接前，需將復(fù)層坡口兩側(cè)各100mm內(nèi)溫度預(yù)熱到120℃。具體的，焊接復(fù)層打底層時焊槍使用的保護(hù)氣為氦氬混合氣（體積分?jǐn)?shù)為50%+50%，氣體純度為99.999%），氣流量為12-20?l/min，焊接電流為160-190a,電壓為15-18v,焊接速度為10-15cm/min。焊接復(fù)層填充、蓋面層時焊槍使用的保護(hù)氣為高純氦（氣體純度為99.999%），氣流量為15-25l/min，焊接電流為170-200a,電壓為19-21v,焊接速度為10-15cm/min。焊接時控制道間溫度≤200℃，焊接過程中拖罩保護(hù)氣為高純氬（氣體純度為99.999%），氣流量為15-25l/min。

16、具體的，使用的氬弧焊絲為ag99.99，規(guī)格為φ2.0mm。上述的預(yù)熱，使用履帶式加熱設(shè)備固定在基層側(cè)，預(yù)熱溫度使用接觸式熱電偶測溫儀在銀層測量。每層焊接時，均先焊兩側(cè)，后焊中間，擺弧在母材側(cè)稍作停留，延長焊縫冷卻時間，確保氧及時逸出，避免氣孔產(chǎn)生。如上所說，銀的導(dǎo)熱性極好，擺弧在銀層母材側(cè)稍作停留有以下效果：1、利用焊槍產(chǎn)生的電弧熱可以更好地熔化母材側(cè)金屬，確保與與焊縫金屬結(jié)合良好；2、焊槍稍作停留使得電弧對熔池持續(xù)加熱，讓熔池凝固速度變慢，讓氧有足夠時間可以逸出，避免了氣孔的產(chǎn)生。

17、現(xiàn)有常見的銀鋼復(fù)合板焊接技術(shù)銀層坡口開的較小，氬弧焊單層單道不擺弧即可填滿。因其對銀層基本無rt檢測要求，只需做表面pt，往往對焊縫中的微小氣孔不重視。本技術(shù)中該焊接手法可有效避免氣孔產(chǎn)生，通過rt檢測。

18、本發(fā)明復(fù)層打底焊接時焊槍使用的保護(hù)氣為質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%+50%的氦氬混合氣，既避免了單獨(dú)使用高純氬作為焊槍保護(hù)氣熔池?zé)o法鋪開、成型較差的問題，又避免了單獨(dú)使用高純氦作為焊槍保護(hù)氣電離能太高，銀層金屬被基層稀釋的問題。復(fù)層填充蓋面時，因已有一層打底焊接的銀層，不存在稀釋的問題，故焊槍單獨(dú)使用高純氦作為保護(hù)氣，可以提高焊接效率，焊縫成型也較為美觀。拖罩中通入高純氬，隔絕空氣，避免焊接完成的焊縫被氧化。

19、進(jìn)一步地，步驟五中的無損檢測按nb/t47013.2對復(fù)層和基層的焊縫進(jìn)行100%rt檢測，ⅱ級合格，然后再按nb/t47013.5對復(fù)層焊縫表面進(jìn)行100%pt檢測，ⅰ級合格。

20、進(jìn)一步地，步驟二中對坡口的清理包括將基層坡口及坡口兩側(cè)20mm范圍內(nèi)的氧化皮、油、銹等雜物清除，使之露出金屬光澤并用無水乙醇單向擦拭干凈；

21、所述步驟四中還包括焊接前對坡口的清理，包括用鋼絲刷刷洗去除雜質(zhì)，并使用無水乙醇單向擦拭坡口內(nèi)及兩側(cè)20mm內(nèi)的母材。

22、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果在于：1、低合金鋼基層打底焊接時，氬弧焊槍從銀復(fù)層側(cè)操作焊接，確保了朝向銀復(fù)層一側(cè)的基層焊縫表面成型平滑美觀，避免后續(xù)焊接復(fù)層前還需對與之結(jié)合的基層焊縫進(jìn)行打磨，降低了勞動強(qiáng)度，簡化了工作步驟。

23、2、銀復(fù)層進(jìn)行多層多道焊接，對于不同的焊接層選擇不同的焊接工藝參數(shù)和焊槍保護(hù)氣，打底層使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%+50%的氦氬混合氣既避免了熔池?zé)o法鋪開、成型較差的問題，又避免了銀層金屬被基層稀釋的問題。填充蓋面層使用電離能高的高純氦，不僅保證了焊縫質(zhì)量和成型美觀，還提高了焊接效率。使用拖罩跟隨保護(hù)，避免了已焊好焊縫被氧化。

24、3、本發(fā)明提供了一種焊接質(zhì)量好、成型美觀、可通過rt和pt檢測的電子級還原爐鐘罩用純銀-低合金鋼復(fù)合板的焊接工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)焊接質(zhì)量差、成型效果差、銀層有氣孔等缺陷無法通過rt檢測的問題，尤其解決了復(fù)層較厚（≥2mm）的純銀-低合金鋼復(fù)合板的焊接技術(shù)問題，為純銀-低合金鋼復(fù)合板電子級還原爐鐘罩的生產(chǎn)制造提供了保證，也為設(shè)備安全使用提供了保障。