異種金屬鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊工藝的製作方法

2023-12-11 00:41:02 3

專利名稱：異種金屬鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種異種金屬鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊工藝，尤其涉及一種低合金鋼和奧氏體不鏽鋼大直徑厚壁管INCONEL 690鎳基合金隔離層熱絲氬弧焊堆焊和窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊工藝方法，屬於焊接技術領域。
背景技術：
異種金屬鎳基合金焊接是焊接領域中的難點，特別是核島主設備中接管安全端Mn-Ni-Mo低合金鋼和奧氏體不鏽鋼異種金屬INCONEL 690鎳基合金或INCONEL600鎳基合金材料的焊接，由於材料特殊，技術要求高，因而焊接難度大。異種金屬接頭結構主要有兩種類型，一種是帶有厚度6-30mm鎳基合金隔離層的單面U形或雙面U形常規坡口，坡口寬度為12～30mm，由於坡口較寬，鎳基合金隔離層較厚，對於帶隔離層的常規坡口接頭，焊接效率較低，焊材消耗較大；另一種是不帶隔離層的窄間隙接頭，對於不帶隔離層的窄間隙坡口接頭，焊前需預熱，焊接過程中要保持120℃以上的層間溫度，稀釋率較難控制，焊接質量不穩定。

發明內容
本發明的目的是提供一種效率高、適應範圍廣、焊材消耗低、焊接質量穩定和過程控制相對簡單的異種金屬鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊工藝。
為實現以上目的，本發明的技術方案是提供一種異種金屬鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊工藝，其特徵在於，實現異種金屬管對接接頭鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊，其方法為第一步在低合金鋼管內採用熱絲脈衝鎢極氬弧焊的方法堆焊309L/308L不鏽鋼堆焊層，厚度為6-8mm，在近鎳基合金隔離層堆焊的端頭內30-50mm的範圍內堆焊308L不鏽鋼至少三層，使局部堆高的整圈不鏽鋼堆焊層厚度為12～20mm；第二步加工低合金鋼管端面，準備堆焊鎳基合金隔離層；第三步對低合金鋼管進行預熱，預熱溫度為120℃-150℃；
第四步採用加拿大LIBURDI公司製造的GT-VI焊接設備，應用熱絲鎢極氬弧焊的工藝堆焊鎳基合金隔離層，除根部外，鎳基合金隔離層厚度處在3～5mm的範圍；根部區域鎳基合金隔離層厚度10-14mm，焊絲採用美國SMC公司生產的INCONEL Filler Metal 52M，焊絲直徑1.0-1.6mm；隔離層堆焊參數；脈衝電流150-350A、脈衝電壓9-14V、基值電流100-325A、基值電壓9-13V、脈衝頻率2-5HZ、脈寬比0.25-3、保護氣體為氬氣和氦氣的混合氣體，混合比例氬氣25～100％，氦氣0～75％、保護氣流量25-45L/min、熱絲電流25-110A、熱絲電壓4～8V、送絲速度1000-6000mm/min、焊接速度50-200mm/min；第五步對鎳基合金隔離層進行250℃-300℃×2Hr後熱消氫處理；第六步加工鎳基合金隔離層對接坡口，加工不鏽鋼管對接坡口，坡口形式為窄間隙單面U型；坡口尺寸為T＝2-3mm；α＝2-3°；β＝3-4°；R＝3-4mm；D＝3-4mm；t＝11-13mm；第七步將帶有不鏽鋼堆焊層和鎳基合金隔離層的低合金鋼管和不鏽鋼管裝配焊接，採用手工氬弧焊或電弧焊，固定焊縫焊在管內焊根處，焊接時坡口內充氬氣，防止坡口內氧化；第八步安裝焊接小車用導軌、焊接小車、氣體保護罩和鎢棒；第九步低合金鋼管和不鏽鋼管管內焊根處充氬氣保護；第十步採用脈衝氬弧填絲焊工藝全位置打底焊，焊絲採用美國SMC公司生產的INCONEL Filler Metal 52M，打底焊厚度為2mm，焊絲直徑0.9-1.2mm；打底焊焊參數；脈衝電流100-200A、脈衝電壓9-12V、基值電流80-150A、基值電壓9-13V、頻率2-5HZ、脈寬比0.25-3、保護氣體為氬氣和氦氣的混合氣體，混合比例氬氣25～100％，氦氣0～75％、保護氣流量30-55L/min、送絲速度800-1500mm/min、焊接速度50-150mm/min；第十一步移出內壁焊根處氬氣；
第十二步低合金鋼管和不鏽鋼管外壁採用全位置窄間隙冷絲脈衝鎢極氬弧焊工藝進行全位置焊接，焊絲直徑0.9mm～1.2mm，使用LIBURDI公司生產的氣體保護罩，一層一道的焊道布置，焊接過程中採用旋轉銼局部修磨焊道表面，以去除焊道表面氧化物；焊接主參數脈衝電流140-280A、脈衝電壓9-12V、基值電流80-220A、基值電壓9-13V、頻率2-5HZ、脈寬比0.25-3、保護氣體為氬氣和氦氣的混合氣體，混合比例氬氣25～100％，氦氣0～75％、保護氣流量30-55L/min、送絲速度800-2500mm/min、焊接速度100-140mm/min；第十三步對低合金鋼管和不鏽鋼管焊妥後的整個接頭進行消應力熱處理，熱處理規範615±10℃×3～16Hr；第十四步低合金鋼管和不鏽鋼管內外壁加工，內壁加工去除焊根和堆焊層餘量；外壁加工去除工件餘量。
本發明採用窄間隙全位置的焊接，縮小焊接坡口以及鎳基合金隔離層厚度，可明顯提高焊接效率，同時節約焊材。
本發明的優點是效率高、適應範圍廣、焊材消耗低、焊接質量穩定和過程控制相對簡單，適合於異種金屬鎳基合金窄間隙全位置的焊接。


圖1為異種金屬鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊工藝示意圖；圖2為坡口放大示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
實施例不鏽鋼管5尺寸外直徑為900mm，內直徑676mm；低合金鋼管6內壁包括6mm/端頭內壁局部整圈12mm厚不鏽鋼堆焊層，尺寸外直徑為900mm，內直徑≤676mm；如圖1所示，為異種金屬鎳基合金窄間隙全位置焊接示意圖，採用LIBURDI公司製造的GT-VI窄間隙焊接設備，包含F型機頭和雙保護效果的特殊氣罩，
其方法為第一步在低合金鋼管6內採用熱絲脈衝鎢極氬弧焊的方法堆焊309L/308L不鏽鋼堆焊層8，厚度為6mm，在近鎳基合金隔離層7堆焊的端頭內30mm的範圍內堆焊308L不鏽鋼三層，使局部堆高的整圈不鏽鋼堆焊層其高厚度為6mm，寬度8mm，焊絲直徑1.2mm；第二步加工低合金鋼管6端面，準備堆焊鎳基合金隔離層7；第三步對低合金鋼管6進行預熱，預熱溫度為130℃；第四步採用加拿大LIBURDI公司製造的GT-VI焊接設備，應用熱絲氬弧焊工藝堆焊鎳基合金隔離層7，除根部外，鎳基合金隔離層厚度為4mm；根部區域不低於12mm，以保證可加工出坡口；焊絲採用美國SMC公司生產的INCONEL Filler Metal 52M，焊絲直徑1.2mm；隔離層堆焊參數；脈衝電流300A、脈衝電壓13V、基值電流220A、基值電壓12V、頻率2HZ、脈寬比0.5、保護氣體為50％氬氣和50％氦氣的混合氣體，保護氣流量30L/min、熱絲電流60A、熱絲電壓5V、送絲速度3000mm/min、焊接速度130mm/min；第五步對鎳基合金隔離層7進行250℃×2Hr後熱消氫處理；第六步加工鎳基合金隔離層7對接坡口，加工不鏽鋼管5對接坡口，坡口形式為窄間隙單面U型，如圖2所示坡口尺寸為T＝2mm；α＝2.5°；β＝3.5°；R＝3.5mm；D＝3mm；t＝12mm；第七步將帶有不鏽鋼堆焊層8和鎳基合金隔離層7的低合金鋼管6和不鏽鋼管5裝配焊接，採用手工氬弧焊或電弧焊，固定焊縫焊在管內焊根處，焊接時坡口內充氬氣，防止坡口內氧化；第八步安裝焊接小車用導軌1、焊接小車2、氣體保護罩3和鎢棒4；第九步低合金鋼管6和不鏽鋼管5管內焊根處充氬氣保護；第十步採用脈衝氬弧填絲焊工藝全位置打底焊，焊絲採用美國SMC公司生產的INCONEL Filler Metal 52M，焊絲直徑0.9mm；打底焊接參數
脈衝電流160A、脈衝電壓10V、基值電流100A、基值電壓9V、頻率2HZ、脈寬比0.5、保護氣體為100％氬氣，保護氣流量40L/min、送絲速度800mm/min、焊接速度120mm/min；第十一步移出內壁焊根處氬氣；第十二步低合金鋼管6和不鏽鋼管5外壁採用全位置窄間隙冷絲脈衝鎢極氬弧焊工藝進行全位置焊接，焊絲直徑0.9mm，使用LIBURDI公司生產的雙保護效果的氣體保護罩3，加強焊接區域的保護效果，一層一道的焊道布置，焊接過程中採用旋轉銼局部修磨焊道表面，以去除焊道表面氧化物；焊接主參數脈衝電流250A、脈衝電壓11V、基值電流190A、基值電壓10V、頻率2HZ、脈寬比0.5、保護氣體為100％氬氣，保護氣流量40L/min、送絲速度1000～2000mm/min、焊接速度100～110mm/min；第十三步對低合金鋼管6和不鏽鋼管5焊妥後的整個接頭進行消應力熱處理，熱處理規範615±10℃×3Hr；第十四步低合金鋼管6和不鏽鋼管5內外壁加工，內壁加工去除焊根和堆焊層餘量；外壁加工去除工件餘量，
權利要求
1.一種異種金屬鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊工藝，其特徵在於，實現異種金屬管對接接頭鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊，其方法為第一步在低合金鋼管(6)內採用熱絲脈衝鎢極氬弧焊的方法堆焊309L/308L不鏽鋼堆焊層(8)，厚度為6-8mm，在近鎳基合金隔離層(7)堆焊的端頭內30-50mm的範圍內堆焊308L不鏽鋼至少三層，使局部堆高的整圈不鏽鋼堆焊層總厚度為12-20mm；第二步加工低合金鋼管(6)端面，準備堆焊鎳基合金隔離層(7)；第三步對低合金鋼管(6)進行預熱，預熱溫度為120℃-150℃；第四步採用加拿大LIBURDI公司製造的GT-VI焊接設備，應用熱絲鎢機氬弧焊的工藝堆焊鎳基合金隔離層(7)，除根部外，鎳基合金隔離層厚度處在3～5mm的範圍；根部區域隔離層厚度10-14mm，焊絲採用美國SMC公司生產的INCONEL Filler Metal 52M，焊絲直徑1.0-1.6mm；隔離層堆焊參數；脈衝電流150-350A、脈衝電壓9-14V、基值電流100-325A、基值電壓9-13V、脈衝頻率2-5HZ、脈寬比0.25-3、保護氣體為氬氣和氦氣的混合氣體，混合比例氬氣25～100％，氦氣0～75％、保護氣流量25-45L/min、熱絲電流25-110A、熱絲電壓4～8V、送絲速度1000-6000mm/min、焊接速度50-200mm/min；第五步對鎳基合金隔離層(7)進行250℃-300℃×2Hr後熱消氫處理；第六步加工鎳基合金隔離層(7)對接坡口，加工不鏽鋼管(5)對接坡口，坡口形式為窄間隙單面U型；坡口尺寸為T＝2-4mm；α＝2-3°；β＝3-4°；R＝3-4mm；D＝3-4mm；t＝11-13mm；第七步將帶有不鏽鋼堆焊層(8)和鎳基合金隔離層(7)的低合金鋼管(6)和不鏽鋼管(5)裝配焊接，採用手工氬弧焊或電弧焊，固定焊縫焊在管內焊根處，焊接時坡口內充氬氣，防止坡口內氧化；第八步安裝焊接小車用導軌(1)、焊接小車(2)、氣體保護罩(3)和鎢棒(4)；第九步低合金鋼管(6)和不鏽鋼管(5)管內焊根處充氬氣保護；第十步採用脈衝氬弧填絲焊工藝全位置打底焊，焊絲採用美國SMC公司生產的INCONEL Filler Metal 52M，打底焊厚度為2mm，焊絲直徑0.9-1.2mm；打底焊焊參數；脈衝電流100-200A、脈衝電壓9-12V、基值電流80-150A、基值電壓9-13V、頻率2-5HZ、脈寬比0.25-3、保護氣體為氬氣和氦氣的混合氣體，混合比例氬氣25～100％，氦氣0～75％、保護氣流量30-55L/min、送絲速度800-1500mm/min、焊接速度50-150mm/min；第十一步移出內壁焊根處氬氣；第十二步低合金鋼管(6)和不鏽鋼管(5)外壁採用全位置窄間隙冷絲脈衝鎢極氬弧焊工藝進行全位置焊接，焊絲直徑0.9mm～1.2mm，使用LIBURDI公司生產的氣體保護罩(3)，一層一道的焊道布置，焊接過程中採用旋轉銼局部修磨焊道表面，以去除焊道表面氧化物；焊接主參數脈衝電流140-280A、脈衝電壓9-12V、基值電流80-220A、基值電壓9-13V、頻率2-5HZ、脈寬比0.25-3、保護氣體為氬氣和氦氣的混合氣體，混合比例氬氣25～100％，氦氣0～75％、保護氣流量30-55L/min、送絲速度800-2500mm/min、焊接速度100-140mm/min；第十三步對低合金鋼管(6)和不鏽鋼管(5)焊妥後的整個接頭進行消應力熱處理，熱處理規範615±10℃×3～16Hr；第十四步低合金鋼管(6)和不鏽鋼管(5)內外壁加工，內壁加工去除焊根和堆焊層餘量；外壁加工去除工件餘量。
全文摘要
本發明涉及一種異種金屬鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊工藝，其特徵在於，實現異種金屬管對接接頭鎳基合金窄間隙全位置脈衝自動氬弧焊，其方法為在低合金鋼管內堆焊不鏽鋼，在近鎳基合金隔離層堆焊的端頭內堆焊至少三層不鏽鋼，堆焊鎳基合金隔離層；加工鎳基合金隔離層對接坡口，加工不鏽鋼管對接坡口，將低合金鋼管和不鏽鋼管裝配焊接，焊接時坡口內充氬氣，安裝焊接小車用導軌、焊接小車、氣體保護罩和鎢棒；打底焊，採用全位置窄間隙冷絲脈衝鎢極氬弧焊工藝進行全位置焊接，本發明的優點是效率高、適應範圍廣、焊材消耗低、焊接質量穩定和過程控制相對簡單，適合於異種金屬鎳基合金窄間隙全位置的焊接。
文檔編號B23K35/22GK1947913SQ20061011814
公開日2007年4月18日 申請日期2006年11月9日 優先權日2006年11月9日
發明者張茂龍 申請人:上海鍋爐廠有限公司