CN101181765A - 双相不锈钢分段焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双相不锈钢分段焊接方法，通过对于焊接制作加工程序的调整，以及焊接坡口的改进和创新，确定了适于不锈钢舱分段建造施工的坡口型式，对于开坡口焊透角焊缝的接头型式，未选用国外现有技术的单V型坡口，而选用非对称X形坡口，从而较好地控制了双相不锈钢焊接的变形问题，保证了该分段结构的平整度等尺寸要求。在双相不锈钢焊后的机械性能和耐腐蚀性能上，焊缝金属不仅具有较高的强度，而且具有优良的耐腐蚀性能。因此，本发明为同类双相不锈钢结构的建造积累了实践经验，奠定了一定的技术基础。

Description

双相不锈钢分段焊接方法

技术领域

本发明涉及一种焊接方法，更具体地说，涉及双相不锈钢结构的焊接方法，尤其适用于造船过程中不锈钢舱分段结构的建造焊接。

背景技术

双相不锈钢是不锈钢族里发展起来的一种新的材料。近年来，液货舱采用双相不锈钢建造的化学品船越来越多，双相不锈钢不仅具有较高的强度，而且具有更为优良的耐腐蚀性能。它大体上奥氏体组织与铁素体组织各占一半，与奥氏体钢相比有两大优点，即更能抗氯化物应力腐蚀断裂和机械性能更高。在正常操作温度仍能保持良好韧性的情况下，双相不锈钢的屈服强度一般要高于2倍～3倍，抗拉强度要高出25％，并具有良好的可焊性。

双相不锈钢的优良力学性能和耐腐蚀性能对焊接都有很强的依赖性，如果对焊接的过程、参数等不加以控制的话，就很难得到所预想的结果。在双相不锈钢的熔焊中，最为突出的特征是所发生的热循环对焊接接头微观组织结构的巨大影响。在焊接过程中，焊缝和热影响区存在重要的相转变，将极大地影响金属的展延性和耐腐蚀性。因此，双相不锈钢的焊接对于保证液货舱的强度和耐腐蚀性至关重要。此外，双相不锈钢相对于具有较低的热传导率和较高的热膨胀系数，这就不可避免地要产生较大的焊接变形，因此如何减小焊接变形是在双相不锈钢焊接中必须解决的问题。

在现有技术中，焊透角焊缝坡口型式通常采用国外常见的单V型坡口(如图1所示)，问题在于这类坡口型式无法有效控制双相不锈钢的焊接变形，从而影响船舱分段结构的平整度等尺寸。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种适合双相不锈钢焊接的方法，尤其适用于造船过程中不锈钢舱分段结构的建造焊接，解决了由于双相不锈钢的固有特性难于焊接从而影响船体建造的问题，因此满足了当前在造船领域广泛使用双相不锈钢建造舱体的需求。

为了解决上述问题，本发明设计了一套双相不锈钢分段焊接的方法，通过对于焊接制作加工程序的调整，以及焊接坡口的改进和创新，确定了更加适于不锈钢舱分段建造施工的坡口型式，选用平角焊。对于开坡口焊透角焊缝的接头型式，未采用国外现有技术的单V型坡口，而选用非对称X形坡口。

其中，X形坡口一侧角度范围选定为40-50°，另一侧角度为55-70°；优选方式下，一侧角度设定为45°，另一侧角度设定在60-65°。此外，在接头处背面设置有圆柱型陶瓷衬垫a。

本发明的焊接方法优先选用药芯焊丝气体保护焊，焊接材料采用AWSTA2205-PW药芯焊丝。并采用多道焊接方法。在根部焊道，焊材直径Φ1.2mm，焊接电流190-210A，电弧电压20-25V，焊速210-250mm/min，热输入0.9-1.5KJ/mm。在填充、盖面焊道，焊材直径Φ1.2mm，焊接电流210-240A，电弧电压20-25V，焊速350-550mm/min，热输入0.4-1.0KJ/mm。通过对焊接规范参数的调整和焊接热输入的控制，焊缝金属及热影响区获得合适的金属相比例，从而保证焊缝金属不仅具有较高的强度，而且具有比较优良的耐腐蚀性能。

本发明涉及不锈钢舱分段中双相不锈钢结构在生产施工中的控制方法，通过调整合理的规范参数，控制热输入，保证了焊缝金属获得比较理想的金属相的比例。同时，通过对与瑞典AVESTA的坡口型式进行调整和改进，以及焊接加工等操作程序的控制，较好地控制了双相不锈钢焊接的变形问题。其有益效果为：

1.本焊接方法保证了双相不锈钢焊后的机械性能和耐腐蚀性能。通过在分段结构上取样分析，由于对过焊接过程规范参数的调整和焊接热输入的有效控制，焊缝金属及热影响区获得合适的金属相比例，从而保证焊缝金属不仅具有较高的强度，而且具有比较优良的耐腐蚀性能。

2.通过对于焊接制作加工程序的调整，确定了更加适于不锈钢舱分段建造施工的坡口型式。这种坡口型式是对于国外传统相关焊接技术的改进和创新，有效控制了双相不锈钢的焊接变形，保证了该分段结构的平整度等尺寸要求。

3.为同类双相不锈钢结构的建造积累了宝贵的实践经验，奠定了技术基础。

附图说明

图1是现有技术中角焊缝坡口的坡口型式；

图2是本发明角焊缝坡口型式；

图3是本发明优选实施方式中焊接接头示意图。

具体实施方式

如图2所示，本发明选用的角焊缝坡口型式。本发明双相不锈钢分段焊接方法采用平角焊，角焊缝的接头型式为非对称X形坡口型式，坡口一侧角度范围选定在40-50°之间，另一侧角度选定在55-70°之间。优选方式下，一侧角度设定为45°，另一侧角度为60-65°。如图2中右侧的坡口角度65°，左侧45°，顶点位于左侧整体宽度的1/3处。

如图3所示本发明优选实施方式的焊接接头形式，在接头位置背面设置有圆柱型陶瓷衬垫a。坡口的右侧角度60°，左侧45°，而间距设定为4mm。本发明根据现场模拟分段(节点)的施工情况，对焊透角焊缝的坡口型式做出调整，在保证焊透的前提下，将原来的单面坡口改为双面坡口。上述参数的技术方案大大减少了熔敷金属数量，降低了热输入，焊接变形得到有效控制。同时，细化操作程序，采取了大量行之有效的工艺措施，经现场验证控制变形效果非常理想。

本发明焊接方法采用药芯焊丝气体保护焊，焊接材料采用AWSTA 2205-PW药芯焊丝；并采用多道焊接的方法；在根部焊道，焊材直径Φ1.2mm，焊接电流190-210A，电弧电压20-25V，焊速210-250mm/min，热输入0.9-1.5KJ/mm；在填充、盖面焊道直径Φ1.2mm，焊接电流210-240A，电弧电压20-25V，焊速350-550mm/min，热输入0.4-1.0KJ/mm。上述方案通过对双相不锈钢焊接热输入(焊接电流、电弧电压、焊接速度)以及层间温度的有效控制，可以使焊缝和热影响区的两相组织达到需要的状态，使焊接接头的性能满足规范的要求。

此外，在焊接前，还可根据需要，采用基于固有应变的等效载荷法预测不锈钢模拟分段(节点)的焊接变形，在焊接前期通过对船舶结构进行仿真模拟，从而有针对性的为实际焊接所采取的控制变形措施提供理论依据。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双相不锈钢分段焊接方法，其特征在于，采用平角焊，角焊缝的接头型式为非对称X形坡口型式。

2.根据权利要求1所述的双相不锈钢分段焊接方法，其特征在于，所述X形坡口，其一侧角度范围选定为40-50°，另一侧角度为55-70°。

3.根据权利要求2所述的双相不锈钢分段焊接方法，其特征在于，所述X形坡口，其一侧角度设定为45°，另一侧角度为60-65°。

4.根据权利要求1-3任一所述的双相不锈钢分段焊接方法，其特征在于，在接头处背面设置有圆柱型陶瓷衬垫(a)。

5.根据权利要求4所述的双相不锈钢分段焊接方法，其特征在于，焊接方法采用药芯焊丝气体保护焊，焊接材料采用AWSTA 2205-PW药芯焊丝。

6.根据权利要求5所述的双相不锈钢分段焊接方法，其特征在于，采用多道焊接的方法；

在根部焊道，焊材直径Φ1.2mm，焊接电流190-210A，电弧电压20-25V，焊速210-250mm/min，热输入0.9-1.5KJ/mm；

在填充、盖面焊道，焊材直径Φ1.2mm，焊接电流210-240A，电弧电压20-25V，焊速350-550mm/min，热输入0.4-1.0KJ/mm。

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