CN111069801B - 一种a940钢单面焊双面成型焊接方法 - Google Patents

一种a940钢单面焊双面成型焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种A940钢单面焊双面成型焊接方法，采用特制陶质衬垫，以气体保护焊焊接方法，实现A940钢单面焊双面成型。A940钢单面焊双面成型焊接方法解决了该钢种在工程应用上无法进行双面焊接结构的焊接问题，提高了焊接效率。该发明焊接的试板，焊缝成型美观，尺寸符合要求，无损检测，射线根据GB/T3323评级满足Ⅰ级要求，渗透根据NB/T47013.5评级满足Ⅰ级要求，各项力学性能优良，满足GJB4000‑2000要求。

Description

一种A940钢单面焊双面成型焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接工程领域，更具体地，涉及一种A940钢单面焊双面成型焊接方法。
背景技术
A940钢为高合金奥氏体不锈钢，合金成分高，熔池流动性差，目前其焊接方法处于摸索阶段，A940钢单面焊双面成型焊接工艺目前尚未开发出来，其中， A940钢化学成分见表1，而实际加工中，对焊接接头力学性能要求见表2。
表1 A940钢板化学成分
Figure GDA0003513777070000011
表2焊缝熔敷金属力学性能
Figure GDA0003513777070000012
针对工程中，对A940钢焊接性能要求，亟需发明一种针对A940钢进行焊接的方法，以解决上述的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术方案中的不足，本发明提供了一种A940钢单面焊双面成型焊接方法，对于提高焊接效率，缩短生产周期，降低生产成本具有积极作用。
根据本发明的一个方面，提供的一种A940钢单面焊双面成型焊接方法，包括以下步骤：
步骤S1，采用等离子切割或者碳弧气刨方法对A940钢板加工坡口，坡口角度30°，不留根；
步骤S2，将板采用V型坡口平对接安装，坡口间隙4mm～6mm，在坡口背面粘贴陶质衬垫，陶质衬垫的中心线对准坡口的中心处；
步骤S3，采用气体保护焊接方法进行打底焊接，焊接方向采用左向法，道间温度≤100℃，用具有脉冲功能的焊机，焊丝直径为1.0mmA940MIG焊丝，保护气体为97.5％Ar+2.5％CO2混合气体，流量25L/min，电流140A-160A，电压20V-28V,焊接速度30-40cm/min，焊接完成后，进行打磨至露出金属光泽；
步骤S4，采用气体保护焊接方法进行盖面焊接，焊接方向采用左向法，道间温度≤100℃，用具有脉冲功能的焊机，焊丝为1.0mmA940MIG焊丝，保护气体为97.5％Ar+2.5％CO2混合气体，流量25L/min，电流200A-220A,电压 22V-30V，焊接速度25-35cm/min；
所述A940MIG焊丝，以质量百分比计，包括如下成分：C：≤0.06％，Mn： 6.5～8.5％，Si：≤1.0％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ni：16.0～18.5％，Mo： 3.0～4.0％，Cr：21.5～22.5％，N：≤0.22％，余量为Fe；
所述A940钢板，以质量百分比计，包括如下成分：C：≤0.08％，Mn：3.0～ 8.0，Si：≤1.0％，P：≤0.080，S：≤0.050，Ni：11.0～18.0，Mo：1.0～5％， Cr：16.0～25.0％，N：0.1～0.5，Nb≤0.4。
在上述方案基础上优选，所述陶质衬垫的型号为TG3.0-ZB。
在上述方案基础上优选，进一步包括步骤S5，施焊完工48小时后，检查焊缝外观是否合格，若不合格，则分析原因后，用砂轮打磨焊缝外观缺陷，进行返修，直至合格。
本发明的一种A940钢单面焊双面成型焊接方法，采用特制陶质衬垫，有效地降低了衬垫中杂质对熔池成分的影响，避免了热裂纹产生，保证了焊缝内在质量，并以用97.5％Ar+2.5％CO2混合气体保护焊焊接方法，有效地改善了熔池流动性，焊缝外观成型质量有极大的提高。
与此同时，本发明采用陶质衬垫实现单面焊双面成型的工艺，免去了气刨清根和打磨的工序，提高了焊接效率，同时，通过采用最优的MIG焊接工艺参数控制焊缝组织及性能，接头质量优良，相对磁导率满足标准要求，实现了优质高效低磁焊接。
附图说明
图1为A940钢单面焊双面成型焊接方法的坡口装配图
图2为A940钢单面焊双面成型焊道分布及焊缝成型外观。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参阅图1，并结合图2所示，本发明的一种A940钢单面焊双面成型焊接方法，包括以下步骤：
步骤S1，采用等离子切割或者碳弧气刨方法对A940钢板10坡口加工坡口，坡口角度30°，不留根；
步骤S2，将板采用V型坡口平对接安装，坡口装配间隙4mm～6mm，在坡口背面粘贴陶质衬垫20，陶质衬垫20的中心线对准坡口的中心处；
步骤S3，采用气体保护焊接方法进行打底焊接，焊接方向采用左向法，道间温度≤100℃，用具有脉冲功能的焊机，焊丝直径为1.0mmA940MIG焊丝，保护气体为97.5％Ar+2.5％CO2混合气体，流量25L/min，电流140A-160A，电压20V-28V,焊接速度30-40cm/min，焊接完成后，进行打磨至露出金属光泽；
步骤S4，采用气体保护焊接方法进行盖面焊接，焊接方向采用左向法，道间温度≤100℃，用具有脉冲功能的焊机，焊丝为1.0mmA940MIG焊丝，保护气体为97.5％Ar+2.5％CO2混合气体，流量25L/min，电流200A-220A,电压 22V-30V，焊接速度25-35cm/min。
步骤S5，施焊完工48小时后，检查焊缝外观是否合格，是则进行步骤S6；否则分析原因后，用砂轮打磨焊缝外观缺陷，进行返修，直至合格，再进行步骤S6。
步骤S6，对A940钢单面焊双面成型焊接接头进行无损检测，合格则交付后续处理；如有缺陷，需用砂轮打磨将缺陷彻底清除后，进行返修，转步骤S5。
其中，本发明的A940MIG焊丝，以重量份计如下：C：≤0.06％，Mn：6.5～ 8.5％，Si：≤1.0％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ni：16.0～18.5％，Mo： 3.0～4.0％，Cr：21.5～22.5％，N：≤0.22％，余量为Fe。
优选的，陶质衬垫20的型号为TG3.0-ZB。
本发明的一种A940钢单面焊双面成型焊接方法法，填补了该技术领域空白，解决了工程应用难题，提高了A940钢焊接效率，焊接质量优良，能够产生较好的经济效应。
为了对本发明的方法的技术效果验证，以下采用8mm厚A940钢板10，进行焊接试验，以测量其焊接接头性能。
实施例1
对钢板采用单面焊双面成型焊接，包括下述步骤：
(1)A940钢板10坡口加工应采用等离子切割或者碳弧气刨等方法，坡口角度30°，不留根，装配间隙6mm～8mm，采用特制陶质衬垫20TG3.0-ZB，装配图见说明书附图1。
(2)采用气体保护焊接方法进行焊接，使用用具有脉冲功能的焊机，焊丝为1.0mmA940MIG焊丝，保护气体为97.5％Ar+2.5％CO2混合气体，流量 25L/min。
(3)焊接方向采用左向法，道间温度≤100℃，打底焊道脱渣后必须进行打磨至露出金属光泽，随后焊道根据脱渣情况进行打磨。
(4)焊接参数见下表1，焊道分布及焊缝外观尺寸见说明书附图2。
表1各道焊接参数
Figure GDA0003513777070000041
(5)施焊完工48小时后，检查焊缝外观是否合格，是则进行步骤(6)；否则分析原因后，用砂轮打磨焊缝外观缺陷，进行返修，直至合格，再进行步骤(6)。
(6)对A940钢单面焊双面成型焊接接头进行无损检测，合格则交付后续处理；如有缺陷，需用砂轮打磨将缺陷彻底清除后，进行返修，转步骤(5)。
实施例2
在实施例2中，仅将保护气体改为99.9％Ar+0.1％CO2混合气体，其它所有试验参数与实施例1相同，进行试验焊接。
实施例3
在实施例3中，仅将保护气体改为纯氩，其它所有试验参数与实施例1相同，进行试验焊接。
实施例4
在实施例3中，采用普通衬垫作为垫板进行焊接，其它所有试验参数与实施例1相同，进行试验。
对比例1
采用普通的焊接方法，对8mm厚A940钢板10，进行焊接试验。其中，焊接步骤如下：
(1)对接板坡口处理：在厚度8mm的两张对接A940钢板10上采用机械刨边方式加工焊接坡口，坡口角度为24゜～28゜，直接形成坡角，不留钝边；然后进行认真细致地打磨，焊接坡口内部及其两侧各35～45mm范围内，要严格清除氧化皮、铁锈、熔渣、油漆、油污、泥灰、水渍等脏物，直至坡口及其两侧表面露出金属光泽；
(2)板安装和点焊固定：将板采用V型坡口平对接安装，坡口间隙3.5～ 4.5mm，然后将中间开孔的加强肋安装坡口背面，再对坡口内进行点焊固定；
(3)加装陶质衬垫20：在坡口背面粘贴陶质衬垫20，陶质衬垫20的中心线对准坡口的中心处；
(4)烘烤去潮：对坡口及其两侧35～45mm范围内烘烤去潮，来提高焊接质量；
(5)坡口焊接：包括第一层打底焊和第二层盖面焊，所述的第一层打底焊和第二层盖面焊均是以Ar和CO2为保护气体，控制其流量18～20L/min，采用 350A-380A的焊接电流，35V-38V的焊接电压，焊丝干伸长度为18～20mm，18～35m/h的焊接速度对坡口进行焊接；保护气体二氧化碳气和氩气的混合气体，二者的体积比为0.5-1:8，纯度应不小于99.50％。
对比例2
采用普通的焊接方法，对8mm厚A940钢板10，进行焊接试验。其中，焊接步骤如下：
(1)对接板坡口处理：在厚度小于5.8mm的两张对接高强度耐候钢板上采用机械刨边方式加工焊接坡口，坡口角度为24゜～28゜，直接形成坡角，不留钝边；然后进行认真细致地打磨，焊接坡口内部及其两侧各35～45mm范围内，要严格清除氧化皮、铁锈、熔渣、油漆、油污、泥灰、水渍等脏物，直至坡口及其两侧表面露出金属光泽；
(2)板安装和点焊固定：将板采用V型坡口平对接安装，坡口间隙3.5～ 4.5mm，然后将中间开孔的加强肋安装坡口背面，再对坡口内进行点焊固定；加强肋可以采用厚度为5.6-5.8mm，宽度为72-76mm，长度为280-290mm的耐候钢板；
(3)加装陶质衬垫20：在坡口背面粘贴陶质衬垫20，陶质衬垫20的中心线对准坡口的中心处；
(4)烘烤去潮：对坡口及其两侧35～45mm范围内烘烤去潮，来提高焊接质量；
(5)坡口焊接：包括第一层打底焊和第二层盖面焊，所述的第一层打底焊和第二层盖面焊均是以Ar为保护气体，控制其流量18～20L/min，采用350A-380A 的焊接电流，35V-38V的焊接电压，焊丝干伸长度为18～20mm，18～35m/h的焊接速度对坡口进行焊接；保护气体二氧化碳气和氩气的混合气体，二者的体积比为0.5-1:8，纯度应不小于99.50％。
将实施例1至实施例4及对比例1和对比例2进行试验检测其外观、X射线拍片、并进行力学性能检测测试，得到结果如下：
Figure GDA0003513777070000061
Figure GDA0003513777070000071
由上述实施例可以看出，在实施例8mmA940钢板10单面焊双面成型焊接试板，背面焊缝成型美观，尺寸满足标准要求，射线满足GB/T3323Ⅰ级要求，渗透满足据NB/T47013.5Ⅰ级要求，各项力学性能优良，满足GJB4000-2000要求。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种A940钢单面焊双面成型焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，采用等离子切割或者碳弧气刨方法对A940钢板加工坡口，坡口角度30°，不留根；
步骤S2，将板采用V型坡口平对接安装，坡口间隙4mm～6mm，在坡口背面粘贴陶质衬垫，陶质衬垫的中心线对准坡口的中心处；
步骤S3，采用气体保护焊接方法进行打底焊接，焊接方向采用左向法，道间温度≤100℃，用具有脉冲功能的焊机，焊丝直径为1.0mm A940MIG焊丝，保护气体为97.5％Ar+2.5％CO2混合气体，流量25L/min，电流140A-160A，电压20V-28V,焊接速度30-40cm/min，焊接完成后，进行打磨至露出金属光泽；
步骤S4，采用气体保护焊接方法进行盖面焊接，焊接方向采用左向法，道间温度≤100℃，用具有脉冲功能的焊机，焊丝为1.0mm A940MIG焊丝，保护气体为97.5％Ar+2.5％CO2混合气体，流量25L/min，电流200A-220A,电压22V-30V，焊接速度25-35cm/min；
所述A940MIG焊丝，以质量百分比计，包括如下成分：C：≤0.06％，Mn：6.5～8.5％，Si：≤1.0％，P：≤0.020％，S：≤0.010％，Ni：16.0～18.5％，Mo：3.0～4.0％，Cr：21.5～22.5％，N：≤0.22％，余量为Fe；
所述A940钢板，以质量百分比计，包括如下成分：C：≤0.08％，Mn：3.0～8.0，Si：≤1.0％，P：≤0.080，S：≤0.050，Ni：11.0～18.0，Mo：1.0～5％，Cr：16.0～25.0％，N：0.1～0.5，Nb≤0.4。
2.如权利要求1所述的一种A940钢单面焊双面成型焊接方法，其特征在于，进一步包括步骤S5，施焊完工48小时后，检查焊缝外观是否合格，若不合格，则分析原因后，用砂轮打磨焊缝外观缺陷，进行返修，直至合格。
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