專利名稱：雙相不銹鋼埋弧焊saw焊接工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及埋弧焊焊接材料組合，具體是一種雙相不銹鋼埋弧焊SAW焊接工藝。
背景技術(shù)：
雙相不銹鋼作為一種含有鐵素體和奧氏體兩相的不銹鋼，兼有鐵素體和奧氏體不 銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性、焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強(qiáng) 度、耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一起，使該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)具有 塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能、焊接性能好，具有475°C脆性及導(dǎo)熱系數(shù)高 及超塑性特點(diǎn)。同時(shí)強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕、耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。主要是具有優(yōu) 良的耐孔蝕性能。由于雙相不銹鋼優(yōu)越的性能特點(diǎn)，使其作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料和化工容 器用材料發(fā)展極為迅速。由于雙相不銹鋼其自身的冶金特性，焊接時(shí)為了能保證其良好的性比例 (30-70% )，保證其良好的接頭性能，一般避免使用過低或過高的焊接線能量，一直一來，國 內(nèi)焊接此類普通雙相不銹鋼設(shè)備基本采用熱輸入較小的焊接方法如SMAW(手工焊條電弧 焊)、氬弧焊(GTAW)。由于埋弧焊的焊接熱輸入高，同時(shí)國產(chǎn)雙相不銹鋼埋弧焊工藝和焊接 材料組合的不成熟，其焊接使用受到限制。所以國內(nèi)雙相不銹鋼的焊接除采用熱輸入小的 焊接方法SMAW、GTAW之外，沒有采用埋弧焊這一種高效的焊接方法進(jìn)行雙相不銹鋼焊接的 焊接工藝，也沒有一種專用于雙相不銹鋼焊接的埋弧焊絲和焊劑的組合。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種用于普通雙相不銹鋼埋弧 焊工藝。一種雙相不銹鋼埋弧焊SAW焊接工藝，其特征在于包括步驟1)焊接材料的選擇； 2)焊前準(zhǔn)備；3)組對(duì)；4)焊接；5)焊接。其中，步驟1)中，選用焊絲的化學(xué)成分中，ffNi ^ 8.0%, Wcr ^ 22.5%, ffMo ^ 3.0%, Wn彡0. 14%的焊絲；選用焊劑的堿度為1. 8-2. 3。采用堿度達(dá)到1. 8-2. 3的強(qiáng)堿性焊劑，一 方面產(chǎn)生的熔渣氧化勢(shì)小、焊縫金屬具有低的含氧量和含氫量，另一方面確保熔渣具有良 好的脫硫、脫磷和合金元素過渡能力，從而確保了焊縫金屬中具有達(dá)到雙相鋼要求的合金 元素含量、低的雜質(zhì)元素含量，有利于確保接頭的相比例和綜合性能優(yōu)異(高的強(qiáng)度和良 好的沖擊韌性)。步驟2)中，先采用機(jī)械方法加工待焊工件坡口，再清理坡口以及坡口周圍的表 面；最后對(duì)待焊工件進(jìn)行烘干；其中，清理坡口以及坡口周圍的表面時(shí)候，不得使用碳鋼、 低合金鋼材質(zhì)的工具或材料。步驟3)中，將待焊工件采用手工鎢極氬弧焊GTAW點(diǎn)焊進(jìn)行組 對(duì)。步驟4)中，雙相不銹鋼的焊接層次順序4. 1)先在工件坡口的較深一側(cè)進(jìn)行打底焊接； 4. 2)隨后進(jìn)行第一道填充焊道焊接；4. 3)待工件冷卻后采用碳弧氣刨進(jìn)行背面清根，再采 用打磨去除碳弧氣刨形成的滲碳層，直至露出母材金屬及焊縫金屬；4. 4)采用埋弧焊在焊縫背面進(jìn)行填充焊道和蓋面焊道的焊接；4. 5)最后進(jìn)行正面填充焊道和蓋面焊縫焊道的 焊接。焊接過程控制焊接時(shí)控制焊接熱輸入為1. 4 2. 5KJ/mm,焊接層間溫度在100°C以 下。本發(fā)明中，所述步驟1)中，焊絲的規(guī)格為Φ4. Omm ；焊劑的規(guī)格為8 40目。本發(fā)明中，所述步驟2)中，待焊工件的焊接處設(shè)有上下兩個(gè)坡口，上、下坡口的傾 斜度是27° 33° ；上坡口的深度為待焊工件的焊接處厚度的50% 55%、上、下坡口之 間的鈍邊為4-5mm，下坡口的深度為待焊工件減去上坡口深度和鈍邊厚度后的余量。采用鈍 邊4-5mm，防止埋弧焊焊接打底焊接時(shí)焊穿，上坡口深度采用50-55 %的工件厚度，當(dāng)下破 口焊接時(shí)采用適當(dāng)方法清根后進(jìn)行焊接，使上下兩個(gè)坡口焊接熔敷厚度對(duì)稱，有利于控制 焊接變形。本發(fā)明中，所述步驟3)中，組對(duì)的兩待焊工件的焊接處的間距是待焊工件的焊接 處厚度的0-0. 5mm。本發(fā)明中，所述步驟4)中，a)焊接層次分為6層第1層位置是在較深坡口的底 部；第2層位置是在較深坡口的中部；第3層位置是在兩待焊工件的焊接處間距最小處；第 4層位置是在較淺坡口的底部；第5層位置是在較淺坡口的上部；第6層位置是在較深坡口 的上部；b)所述焊接熱輸入為1層1.40 1.75KJ/mm;2、3、4層1.70 2. 00KJ/mm ;5、6 層1. 92 2. 50KJ/mm ；c)各層的焊接速度為400 500mm/min。為了確保雙相不銹鋼焊接接頭相比例符合要求達(dá)到30-65%，雙相不銹鋼焊接時(shí) 必須嚴(yán)格控制線能量，線能量即不能過大也不能過小。如此在進(jìn)行埋弧焊時(shí)，需要選擇一定 范圍的線能量，實(shí)施小電流快速焊。由于埋弧焊焊接線能量較高，主要是防止線能量過高， 導(dǎo)致相比例不符和接頭韌性降低。1層焊接時(shí)，由于打底需要防止燒穿，所以選用較低的焊 接線能量；2、3、4層填充層，選用比1層稍高的線能量，在確保焊接接頭質(zhì)量的同時(shí)提高焊 接生產(chǎn)效率；5、6層為蓋面層，由于焊縫蓋面層寬度較大，需適當(dāng)增加焊接線能量，在保證 焊接接頭性能的前提下，保證蓋面焊縫的表面質(zhì)量。本發(fā)明可以保證形成的焊接接頭(包括焊縫和熱影響區(qū))的鐵素體含量在 30-65%之間，形成具有良好學(xué)性能、抗腐蝕性能、化學(xué)成分的接頭，完全符合雙相不銹鋼應(yīng) 用抗腐蝕能力和力學(xué)性能要求。


圖1是本發(fā)明進(jìn)行普通雙相不銹鋼埋弧焊的坡口結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的焊接順序圖。
具體實(shí)施例方式為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例， 并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。本例的主要包括如下步驟1)焊接材料的選擇在選定焊絲的基礎(chǔ)上尋找與國產(chǎn)雙相不銹鋼焊 絲H03Cr22Ni8Mo3N(ER2209)形成焊絲與焊劑組合；選用化學(xué)成分WNi ^ 8. O %, WCr 彡 22. 5 %, WMo ^ 3.0 %, WN ^ 0.14 % 的規(guī)格為 Φ4. Omm 的特定H03Cr22Ni8Mo3N(ER2209)焊絲作為普通雙相不銹鋼埋弧焊(SAW)用焊絲；焊劑中選用合適 的焊劑，選擇堿度為1.8-2. 3，規(guī)格為8-40目的在國內(nèi)用于不銹鋼焊接的安泰科技生產(chǎn)的 SJ601作為雙相鋼埋弧焊(SAW)焊劑；2)坡口加工、焊前準(zhǔn)備機(jī)采用機(jī)械方法將將坡口加工成型，并采用適當(dāng)方法進(jìn) 行焊前清理和焊接材料準(zhǔn)備。焊接準(zhǔn)備時(shí)，對(duì)焊劑進(jìn)行300°C進(jìn)行烘干1小時(shí)；將待焊件的 待焊接一側(cè)加工成圖示坡口形式(如圖1)，并采用適當(dāng)方法(不得用碳鋼、低合金鋼工具或 材料)將待焊工件坡口表面及坡口外側(cè)25mm范圍的母材表面清理干凈，清理去除表面的氧 化皮、表面雜物及污物；3)組對(duì)將工件采用手工鎢極氬弧焊(GTAW)進(jìn)行點(diǎn)焊組對(duì)，氬氣純度為99. 99% Ar，點(diǎn)焊從背面進(jìn)行。4)焊接焊接設(shè)備為通用的MZ-1250直流埋弧焊機(jī)，焊接電源極性為直流反接， 焊接材料規(guī)格為Φ 4. Omm的特定H03Cr22Ni8Mo3N(ER2209)和SJ601 (8-40目，堿度為 1. 8-2. 3)進(jìn)行工件埋弧焊焊接。雙相不銹鋼的焊接層次順序是在工件深坡口一側(cè)進(jìn)行打底焊接，隨后按焊接工藝 要求調(diào)整焊接參數(shù)，進(jìn)行第一道填充焊道焊接；待工件冷卻后采用碳弧氣刨進(jìn)行背面清根， 并采用砂輪機(jī)打磨去除碳弧氣刨形成的滲碳層，直至露出母材金屬及焊縫金屬，采用埋弧 焊在焊縫背面進(jìn)行填充焊道和蓋面焊道的焊接。最后進(jìn)行正面填充焊道和蓋面焊縫焊道的 焊接。焊接時(shí)控制焊接熱輸入{E= (UX I X 60)/1000V-—其中E-線能量(KJ/mm)，U-電 弧電壓(V)，I-焊接電流(A)，v-焊接速度(mm/min)}為小于1. 4-2. 5KJ/mm，焊接層間溫度 最大控制在100°C以下，焊接過程中采用僅用于不銹鋼產(chǎn)品的干凈的不銹工具清理焊道內(nèi) 的焊渣并進(jìn)行表面清理。焊接結(jié)束后，采用專用于不銹鋼的砂輪機(jī)或新的砂輪機(jī)修磨焊縫 無缺陷。用專用于不銹鋼產(chǎn)品的或新的不銹鋼刷刷擦不銹鋼焊接接頭表面去除污物。具體說明如下1)焊接材料的選用現(xiàn)有技術(shù)中典型常用的普通雙相不銹鋼022Cr22Ni5Mo3N(S31803)，其成分性能特 點(diǎn)如下表1和表2 ；表1雙相不銹鋼022Cr22Ni5Mo3N(S31803)的化學(xué)成份 本例所用焊接材料的Ni、Cr、Mo、N含量均取的是“H023Cr22Ni8Mo3N(ER2209) ”的 上限部分，由于埋弧焊熱輸入大，增加合金元素量有利于補(bǔ)充燒損，同時(shí)向焊縫中過渡足夠 的Ni、Cr、Mo、N有利于保證焊縫的合金元素含量符合要求，進(jìn)而確保接頭性能符合要求。焊劑采用堿度為1. 7-2. 3的安泰科技生產(chǎn)的用于不銹鋼焊接的燒結(jié)焊劑。表2雙相不銹鋼022Cr22Ni5Mo3N(S31803)的力學(xué)性能 根據(jù)母材性能特點(diǎn)，雙相不銹鋼焊接后，化學(xué)成份應(yīng)符合表1要求，力學(xué)性能符 合上述表2要求，焊接接頭(焊縫和熱影響區(qū))的相比例應(yīng)在30-65%范圍，焊接接頭按 ASTMA923C法進(jìn)行點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)，腐蝕率不大于IOmdd(mg/(dm2X天))；2)焊接材料本例選用的焊劑為適應(yīng)雙相不銹鋼埋弧焊的特點(diǎn)，規(guī)格為Φ4. Omm的特制的雙相 不銹鋼焊絲，其化學(xué)成分如表1。焊劑具體為北京安泰科技生產(chǎn)的常用于不銹鋼焊接，堿度 在1. 7以上的SJ601焊劑，規(guī)格為8-40目。焊接不需要預(yù)熱，焊接過程中焊接熱輸入嚴(yán)格控制在1. 4-2. 5KJ/mm，焊接層間溫 度最大不得超過100°C以下，焊接坡口形式和尺寸如上圖1所示。本工藝的設(shè)置，可以使焊 接時(shí)采用通用焊機(jī)即可，本例采用通用的MZ-1250焊機(jī)，焊接電源采用直流反接，具體焊接 參數(shù)如下表3 表3雙相不銹鋼埋弧焊焊接工藝參數(shù) 正面焊接結(jié)束后，采用砂輪打磨清根后在背面采用埋弧焊進(jìn)行焊接完成焊接；3)焊后檢驗(yàn)結(jié)果試板焊接結(jié)束后，對(duì)試件按相關(guān)容器標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求取樣進(jìn)行相比例、化學(xué)成份、 力學(xué)性能試驗(yàn)和點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如下表3雙相不銹鋼焊接工藝試驗(yàn)力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果 表4焊縫熔敷金屬化學(xué)成份 表5焊縫和熱影響區(qū)相比例檢測(cè)及點(diǎn)腐蝕耐蝕性試驗(yàn)結(jié)果
試樣 編號(hào)點(diǎn)腐蝕率(注) (< IOmdd)相比例(FN==30-65 )焊縫熱影響區(qū)17.16/5.6356.3/47.4/46.254.1/55.1/45.724.23/5.5042.6/43.2/39.954.1/55.6/50.736.93/7.5636.3/37.4/36.244.1/45.1/55.749.19/9.2532.6/43.2/37.950.1/56.6/58.5注按照ASTM A923C法取兩件試樣樣進(jìn)行焊接接頭點(diǎn)腐蝕試驗(yàn)，mdd-mg/ (dm2 · day)以上試驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明采用特定國產(chǎn)雙相不銹鋼焊絲 H03Cr22Ni8Mo3N(ER2209)(其中鎳、鉻、鉬和氮元素符合 WNi ^ 8. 0 %, WCr ^ 22. 5 %, WMo ^ 3.0%, WN ^ 0. 14%，其他元素按標(biāo)準(zhǔn)要求生產(chǎn))配國產(chǎn)堿性在1. 8-2. 3范圍內(nèi)的 SJ601(8-40目)焊劑，組成的H03Cr22Ni8Mo3N(ER2209)-SJ601雙相不銹鋼埋弧焊絲焊劑組 合，按規(guī)定焊接線能量范圍1.4-2. 5KJ/mm設(shè)定的焊接工藝，進(jìn)行雙相不銹鋼的埋弧焊，焊 接接頭的化學(xué)成份、性能完全符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求的規(guī)定，節(jié)約了生產(chǎn)成本，結(jié)束了普 通雙相不銹鋼022Cr22Ni5Mo3N(S31803)沒有完全國產(chǎn)化埋弧焊焊接材料的歷史，是一種 經(jīng)濟(jì)高效的雙相不銹鋼焊接材料組合。本發(fā)明中所述具體實(shí)施案例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施案例而已，并非用來限定本發(fā) 明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)作為本發(fā) 明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
一種雙相不銹鋼埋弧焊SAW焊接工藝，其特征在于包括步驟1)焊接材料的選擇；2)焊前準(zhǔn)備；3)組對(duì)；4)焊接；5)焊接；其特征在于，所述步驟1)中，選用焊絲的化學(xué)成分中，WNi≥8.0％，WCr≥22.5％，WMo≥3.0％，WN≥0.14％的焊絲；選用焊劑的堿度為1.8 2.3；所述步驟2)中，先采用機(jī)械方法加工待焊工件坡口，再清理坡口以及坡口周圍的表面；最后對(duì)待焊工件進(jìn)行烘干；其中，清理坡口以及坡口周圍的表面時(shí)候，不得使用碳鋼、低合金鋼材質(zhì)的工具或材料；所述步驟3)中，將待焊工件采用手工鎢極氬弧焊GTAW點(diǎn)焊進(jìn)行組對(duì)；所述步驟4)中，雙相不銹鋼的焊接層次順序4.1)先在工件坡口的較深一側(cè)進(jìn)行打底焊接；4.2)隨后進(jìn)行第一道填充焊道焊接；4.3)待工件冷卻后采用碳弧氣刨進(jìn)行背面清根，再采用打磨去除碳弧氣刨形成的滲碳層，直至露出母材金屬及焊縫金屬；4.4)采用埋弧焊在焊縫背面進(jìn)行填充焊道和蓋面焊道的焊接；4.5)最后進(jìn)行正面填充焊道和蓋面焊縫焊道的焊接；焊接過程控制焊接時(shí)控制焊接熱輸入為1.4～2.5KJ/mm，焊接層間溫度在100℃以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙相不銹鋼埋弧焊SAW焊接工藝，其特征在于，所述步驟1) 中，焊絲的規(guī)格為Φ4. Omm ；焊劑的規(guī)格為8 40目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙相不銹鋼埋弧焊SAW焊接工藝，其特征在于，所述步驟2) 中，待焊工件的焊接處設(shè)有上下兩個(gè)坡口，上、下坡口的傾斜度是27° 33° ；上坡口的深 度為待焊工件的焊接處厚度的50% 55%、上、下坡口之間的鈍邊為4-5mm，下坡口的深度 為待焊工件減去上坡口深度和鈍邊厚度后的余量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙相不銹鋼埋弧焊SAW焊接工藝，其特征在于，所述步驟3) 中，組對(duì)的兩待焊工件的焊接處的間距是待焊工件的焊接處厚度的0-0. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙相不銹鋼埋弧焊SAW焊接工藝，其特征在于，所述步驟4)中，a)焊接層次分為6層第1層位置是在較深坡口的底部； 第2層位置是在較深坡口的中部； 第3層位置是在兩待焊工件的焊接處間距最小處； 第4層位置是在較淺坡口的底部； 第5層位置是在較淺坡口的上部； 第6層位置是在較深坡口的上部；b)所述焊接熱輸入為`1 層1. 40 1. 75KJ/mm ；`2、3、4 層1· 70 2. 00KJ/mm ；`5、6 層1. 92 2. 50KJ/mm ；c)各層的焊接速度為400 500mm/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種適用于普通雙相不銹鋼022CrNi5Mo3(S31803和S32205)焊接的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的埋弧焊焊接工藝。其特征在于包括如下步驟1)研究雙相不銹鋼的性能特點(diǎn)；2)焊接材料的選用和焊接工藝的制定；3)焊接坡口加工；4)待焊工件表面的清理和檢查；5)普通雙相不銹鋼的埋弧焊接。本發(fā)明的在研究普通雙相不銹鋼化學(xué)成分和性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選用了適用于普通雙相不銹鋼的經(jīng)濟(jì)實(shí)用的國產(chǎn)埋弧焊焊接材料組合和合理的埋弧焊焊接工藝，其優(yōu)點(diǎn)在于采用高線能量的埋弧焊，實(shí)現(xiàn)了雙相不銹鋼高效焊接。采用本發(fā)明進(jìn)行的普通雙向不銹鋼的焊接能保證焊縫的化學(xué)成份符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求、焊接接頭(包括焊縫和熱影響區(qū))的鐵素體含量控制在30-65％之間，焊接接頭具有良好的力學(xué)性能和抗點(diǎn)腐蝕性能。
文檔編號(hào)B23K9/167GK101913012SQ201010250750
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者卓下文, 杜永勤, 王建平, 詹典斌 申請(qǐng)人:南京寶色股份公司