不鏽鋼複合板的焊接方法
2023-05-24 08:13:51 1
專利名稱：不鏽鋼複合板的焊接方法
技術領域：
本發明涉及焊接工藝，尤其涉及一種用於不鏽鋼複合板的高速焊接方法。
背景技術：
不鏽鋼複合板通常包括以碳鋼為基層、以不鏽鋼為復層，結合而成的複合板，按照其不鏽鋼復層(也可稱為不鏽鋼複合層或覆層，本說明書中均簡稱為復層)的厚度，可分為傳統的不鏽鋼複合板和新型不鏽鋼複合板。傳統的不鏽鋼複合板的復層厚度在3mm以上，由於其復層的厚度最少要達到3mm，在製造過程中能源消耗大。而新型的不鏽鋼複合板的復層厚度只需lmm-1. 5mm，新型複合板是採用軋製法生產製造，新型複合板製造過程比傳統複合板更加安全、環保、節能、低碳，市場前景相當看好。傳統的不鏽鋼複合板採用爆炸焊製成，傳統複合板的對接焊按以下幾步的順序操作，I、先對兩塊待焊接的不鏽鋼複合板的復層坡口進行機械加工，加工時需加工掉復層後再向下Imm左右，寬度為焊縫中心到兩邊5 IOmm左右；2、進行基層的焊接；3、對焊接後的基層探傷檢測；4、焊接過渡層；5、進行復層的焊接；6、探傷檢測。對於新型的不鏽鋼複合板的焊接，如果採用上述的步驟，其坡口加工、中間探傷檢測、過渡層焊接等工序，都使得整個焊接過程效率不高。並且，利用上述的方法對新型的不鏽鋼複合板進行焊接，也無法實現高速焊接，進而影響不鏽鋼複合板的應用前景；如盲目提高焊接速度，則焊接後所得成品的外觀、熔深及復層焊縫鐵素體含量等不能同時達到規定的標準。因此，需要開發一種工序簡單、焊接質量好的不鏽鋼複合板進行高速焊接的不鏽鋼複合板高速焊接方法。
發明內容
針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種工序簡單、焊接質量好的對於新型的不鏽鋼複合板進行高速焊接的不鏽鋼複合板的焊接方法，以克服現有技術的不鏽鋼複合板焊接方法工序複雜、焊接速度不高且焊接質量不好的技術問題。本發明是通過以下技術方案來實現的一種不鏽鋼複合板的焊接方法，用於復層厚度為1-1. 5mm的不鏽鋼複合板的焊接，所述焊接方法包括焊前準備步驟及焊接步驟；所述焊前準備步驟包括去除待焊接的兩不鏽鋼複合板的基層表面氧化物與復層表面氧化物的步驟；裝配定位焊的步驟，將所述待焊接的兩不鏽鋼複合板在同一平面中對接，並進行點固焊；所述焊接步驟包括復層焊接步驟與基層焊接步驟，所述復層焊接步驟的焊接方式為細絲埋弧焊，焊接電源為具有平外特性的焊接電源；而基層焊接步驟的焊接方式為雙絲脈衝埋弧焊，焊接電源為具有平外特性的雙絲脈衝氣體保護焊焊接電源。本發明的有益效果在於，本發明的不鏽鋼複合板的焊接方法，首先不需要程序複雜的機械加工過程(例如對坡口的加工)，其次焊接時直接焊接復層和基層，不需要中間探傷檢測和過渡層焊接的工序。實現了對新型不鏽鋼複合板的高速焊接，且工序簡單又能節省材料，特別是對要求高速焊接的螺旋管不鏽鋼複合板的生產，大大的提高了其焊接速度。
圖I為本發明的不鏽鋼複合板的焊接方法中試板、引弧板與收弧板的布置示意圖；圖2為本發明實施例的不鏽鋼複合板的焊接方法的復層焊後成形示意圖；圖3為本發明實施例的不鏽鋼複合板的焊接方法的基層焊後成形示意圖。
具體實施例方式體現本發明特徵與優點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的範圍，且其中的說明及附圖在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發明。本發明實施例的不鏽鋼複合板的高速焊接方法，用於厚度為I. 0-1. 5mm的不鏽鋼複合板的焊接，也就是用於新型不鏽鋼複合板的焊接，本發明的焊接方法主要包括焊前準備步驟和焊接步驟，而焊接步驟是水平方向的雙面焊，因此包括基層焊接步驟及復層焊接步驟，以下分別作具體介紹一、焊前準備步驟如圖I所示，本實施例中，待焊接的兩不鏽鋼複合板試板I、2(以下簡稱試板I、2)，其基層為X60碳鋼，基層厚度例如為10. 3mm，復層為316L不鏽鋼，復層厚度例如為1mm，兩試板1、2的長寬例如為長度500mm、寬度150mm。上述的規格尺寸等僅是為舉例說明，並非用以限制本發明的保護範圍。確定好待焊接的試板1、2後，清理打磨試板1、2基層表面的氧化物，使焊接區域20mm左右露出金屬光澤，復層用丙酮擦洗去除表面氧化物。然後，如圖I所示，將試板1、2對接，試板1、2間保留0. 5mm的間隙，在試板1、2上不用開坡口，因此節省了現有技術中的機械加工步驟，簡化了工藝。去除氧化層以後，進行裝配定位焊。在進行裝配定位焊時，要把兩塊試板1、2放到一個平面上，防止錯邊，兩側加引弧板3、收弧板4，將試板1、2、引弧板3和收弧板4進行點固焊，點固焊的焊點儘量焊在試板1、2的基層一側，包括引弧板3與試板1、2的基層一側，以及收弧板4與試板1、2的基層一側。點固焊時，焊縫長度約為40mm 50mm左右。因為進行基層焊接步驟和復層焊接步驟時都需要用到焊劑，因此在進行完上述步驟後，或者進行上述步驟時同時按照要求對焊劑進行烘乾保溫，去除焊劑中的水分。在進行完上述的焊前準備步驟之後，就可以進行基層焊接步驟和復層焊接步驟了，基層焊接步驟和復層焊接步驟不分先後，也可以同時進行。二、復層焊接步驟在進行復層焊接步驟時，焊接方式採用細絲埋弧焊，但焊接電源卻採用特徵曲線更好的具有平外特性的焊接電源，以保護復層焊接的高速進行。優選的為氣體保護焊焊接電源，其即具有平外特性。氣體保護焊焊接電源是一種直流電源，採用反接法。復層焊接的焊接方式採用細絲埋弧焊，也是為了降低鐵素體及加大焊接速度。進行復層焊接前，調整好焊接規範，使其復層焊接的熔深控制在2mm 3mm，復層焊接的焊接電流I可介於270-360A之間，電壓U介於29-35V之間、幹伸長IOmm 12mm左右。在復層焊接時，要保持一定的幹伸長，以避免 幹伸長變化對焊接電流的影響。在進行復層焊接時，焊接材料可選用￠1. 2mm、不鏽鋼實芯焊絲，用於埋弧的焊劑優選為J601焊劑，這種焊劑可以有效的降低復層焊縫的鐵素體含量，提高焊接性能。在引弧板3的中間處引燃電弧後，打開焊接小車，採用直線形運條，當電弧越過引弧板3後，轉入試件1、2的正常焊接。焊接開始後，焊接小車上的焊槍角度左右兩側控制在90°，焊接前傾角保持在80°至90°左右。焊接時焊絲要始終對準兩塊試板1、2的中心線，防止焊偏、熔合不好及熔深超標準等缺陷。對於熔池的熔深和熔寬的控制，由於電流大小決定溶深，電壓大小決定熔寬，因此可以記錄每次焊接的電壓與電流變化過程，根據焊接後的熔深和熔寬的變化，調整下次進行焊接時的電壓與電流，使得熔深和熔寬更加符合要求。在進行復層焊接時，焊劑覆蓋厚度要保護好復層焊接的熔池且不能堆高太厚或太薄。當焊接經過收弧板4大約150mm時，再停止焊接小車和關閉焊機，這樣可以減少因關閉焊機過早而引起的長弧坑留在試板1、2上。本發明的不鏽鋼複合板的焊接方法，其復層焊接所採用的焊接材料(即焊絲)與焊劑也並不限於上述，若試板1、2的復層為304L不鏽鋼，則焊接材料可採用￠1. 2mm、不鏽鋼實芯焊絲與J601焊劑，同樣能夠達到提高焊接速度與降低鐵素體含量的目的。本發明實施例的不鏽鋼複合板的焊接方法，其復層焊接速度可以達到，焊接速度
I.8m 2. Om/min，焊接小車可採用高速的焊接小車，完全可以支持這個速度，這一速度遠高於現有技術的0. 5m/min的速度。三、基層焊接步驟在進行基層焊接步驟時，焊接方式採用雙絲脈衝埋弧焊，以加大基層焊接的熔深，焊接電源採用雙絲脈衝氣體保護焊焊接電源，以保證基層焊接的高速進行。雙絲脈衝氣體保護焊焊接電源是一種直流脈衝電源，也採用反接法。在進行基層焊接前，調整好焊接規範，雙絲中的前絲焊絲直徑O可為I. 2mm、送絲速度23-25m/min、脈衝頻率370-390HZ、基值電流100A、脈衝時間I. 5-1. 9ms、焊接電壓46V、脈衝形狀選用「ste印」型、平均焊接電流大約在600A左右、平均焊接電壓在40. 5V、脈衝峰值電流可達7IOA左右；雙絲中的後絲焊絲直徑為O I. 6謹、送絲速度17-19m/min、脈衝頻率380-400HZ、基值電流100A、脈衝時間I. 8-2. Oms、焊接電壓58V、脈衝形式選擇「very flat」型、平均焊接電流約800A左右、平均焊接電壓45. 2V、脈衝峰值電流830A左右。在進行基層焊接步驟時，幹伸長控制在12mm 15mm左右，在焊接速度在I. 8m 2m/min時,其熔深達到8. 5mm 9mm。焊接材料可選用JS60-C焊絲，SJlOl焊劑配合前絲和後絲兩種焊絲使用。 在進行基層焊接時，首先調整前後兩絲在一條直線內，並把前絲和後絲的焊絲頭部均剪成銳角。在引弧板3距試件1、2的距離為150mm的中間處引燃電弧後，打開焊接電源(也稱焊機)和焊接小車，採用直線形運條，當電弧越過引弧板3後，轉入試板1、2的正
常基層焊接。基層焊接開始後，焊接小車的焊槍角度控制在90°左右，前絲前傾角100° 110°左右。後絲前傾角70° 80°左右，焊接時前後焊絲要始終對準兩塊試板1、2間的中心線，防止焊偏、熔合不好、熔深不夠及脫渣不良等缺陷。焊劑厚度同通常的埋弧焊相似，以保護好熔池。當焊接到收弧板4距試板1、2末端180_左右以後，再停止焊接小車和關閉焊機，這樣可以減少因關閉焊機過早而引起的長弧坑留在試件上。經過上述的基層焊接步驟與復層焊接步驟以後，去除兩側的引弧板3和收弧板4，可得焊接後的成品，其外觀如圖2和圖3所示，可知其復層焊後成形與基層焊後成形的外觀均較美觀，能夠達到應用的標準。經過理化檢測，復層熔深2. 5mm 3_ ;射線照相I級；宏觀斷口根部、焊縫、焊縫熱影響區，沒有未焊透、裂紋、未熔合等缺陷；晶間腐蝕合格；復層焊縫鐵素體含量平均值為5. 75%，符合低於10%的復層焊縫鐵素體含量標準；抗拉強度560MPa，也符合抗拉強度標準；各項理化指標均符合要求且達到較好水平。本發明實施例的不鏽鋼複合板的焊接方法，其基層焊接和復層焊接的速度均可以達到I. 8-2. 0米每分的較高速度，為了與焊接的較快速度相適應，可以選用移動速度較快的焊接小車，或者可以採用架設摩擦力較小的軌道的方法，來提高焊接小車與焊槍的移動速度，以適應高速焊接的要求。本發明的不鏽鋼複合板的焊接方法，可以用於不鏽鋼複合板螺旋焊管的製造，在進行螺旋焊管的製造過程中，可以採用復層焊接和基層焊接同步進行的方式，也可採用將復層焊接和基層焊接分別在焊管內圓周的最低點附近、焊管外圓周的最高點附近進行的方式。製成的螺旋焊管具有製造成本低、使用壽命長的優點，成為我國輸水輸熱管道、石油天然氣管道管線的升級換代產品。本發明實施例的不鏽鋼複合板的焊接方法，首先不需要程序複雜的機加工過程，其次焊接時直接焊接復層和基層，不需要中間探傷檢測和過渡層焊接的工序。實現了對新型不鏽鋼複合板的高速焊接，且工序簡單又能節省材料，特別是對要求高速焊接的螺旋管不鏽鋼複合板的生產，大大的提高了其焊接速度。本發明的技術方案已由優選實施例揭示如上。本領域技術人員應當意識到在不脫離本發明所附的權利要求所揭示的本發明的範圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本發明的權利要求的保護範圍之內。
權利要求
1.一種不鏽鋼複合板的焊接方法，用於復層厚度為1-1. 5mm的不鏽鋼複合板的焊接，其特徵在於，所述焊接方法包括焊前準備步驟及焊接步驟； 所述焊前準備步驟包括 去除待焊接的兩不鏽鋼複合板的基層表面氧化物與復層表面氧化物的步驟； 裝配定位焊的步驟，將所述待焊接的兩不鏽鋼複合板在同一平面中對接，並進行點固焊; 所述焊接步驟包括復層焊接步驟與基層焊接步驟，所述復層焊接步驟的焊接方式為細絲埋弧焊，焊接電源為具有平外特性的焊接電源；而基層焊接步驟的焊接方式為雙絲脈衝埋弧焊，焊接電源為具有平外特性的雙絲脈衝焊焊接電源。
2.如權利要求I所述的不鏽鋼複合板的焊接方法，其特徵在於，所述焊前準備步驟中，裝配間隙為0. 5mm,點固時的焊縫長度為40-50_。
3.如權利要求2所述的不鏽鋼複合板的焊接方法，其特徵在於，在裝配定位焊的步驟中，還包括將待焊接的兩不鏽鋼複合板與引弧板及收弧板進行點固焊，且所述點固焊的焊點在所述弓I弧板與基層、所述收弧板與基層一側。
4.如權利要求I所述的不鏽鋼複合板的焊接方法，其特徵在於，在所述復層焊接步驟中，所採用的焊劑為J601焊劑。
5.如權利要求4所述的不鏽鋼複合板的焊接方法，其特徵在於，在所述基層焊接步驟中，所採用的焊劑為SJlOl焊劑。
6.如權利要求I所述的不鏽鋼複合板的焊接方法，其特徵在於，所述基層焊接步驟中，前絲前傾角為100-110度，後絲前傾角為70-80度。
7.如權利要求5所述的不鏽鋼複合板的焊接方法，其特徵在於，所述基層焊接步驟中，前絲焊接的脈衝頻率為370-390HZ、基值電流為100A、脈衝時間I. 5-1. 9ms、平均焊接電流600A左右、脈衝峰值電流710A ;後絲焊接的脈衝頻率380-400HZ、基值電流100A、脈衝時間I.8-2. 0ms、平均焊接電流800A、脈衝峰值電流830A。
8.如權利要求5所述的不鏽鋼複合板的焊接方法，其特徵在於，所述基層焊接步驟與所述復層焊接步驟同時進行。
9.如權利要求5所述的不鏽鋼複合板的焊接方法，其特徵在於，所述復層焊接步驟中，所述復層為Imm厚的316L不鏽鋼，焊接材料為不鏽鋼實芯焊絲。
10.如權利要求5所述的不鏽鋼複合板的焊接方法，其特徵在於，所述復層焊接步驟中，所述復層為304L型不鏽鋼，焊接材料為不鏽鋼實芯焊絲。
全文摘要
本發明公開了一種不鏽鋼複合板的焊接方法，用於復層厚度為1-1.5mm的不鏽鋼複合板的焊接，所述焊接方法包括焊前準備步驟及焊接步驟；所述焊前準備步驟包括去除待焊接的兩不鏽鋼複合板的基層表面氧化物與復層表面氧化物的步驟；裝配定位焊的步驟，將所述待焊接的兩不鏽鋼複合板在同一平面中對接，並進行點固焊；所述焊接步驟包括復層焊接步驟與基層焊接步驟，所述復層焊接步驟的焊接方式為細絲埋弧焊，焊接電源為具有平外特性的焊接電源；而基層焊接步驟的焊接方式為雙絲脈衝埋弧焊，焊接電源為具有平外特性的雙絲脈衝焊焊接電源。本發明焊接速度快、焊接質量好且工藝簡單。
文檔編號B23K9/18GK102615405SQ201210106269
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月12日 優先權日2012年4月12日
發明者樊志勤, 陳清陽 申請人:太原重工股份有限公司