CN102773581B - 珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
一种珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，属于考虑被焊材料性质的焊接工艺技术领域，其先对两种钢材的焊接端加工成组焊前坡口尺寸，之后将珠光体耐热钢坡口向内加工6-7mm厚度；再将其预热，并且用镍基合金焊材对其坡口表面进行堆焊，焊接厚度为7-9mm；之后将焊接表面进行打磨，使其表面光滑；按珠光体耐热钢材料标准对堆焊表面进行焊后热处理，并将该堆焊表面加工为组焊前坡口尺寸；使用镍基合金焊材对两种钢材的坡口之间进行焊接；最后将焊接在一起的两种钢材焊缝区域按普通碳钢材料标准进行热处理。本发明可以保证珠光体耐热钢与普通碳钢焊接在一起，并且不会改变两种钢材的组织结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种考虑被焊材料性质的焊接工艺，具体说涉及一种珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺。
背景技术
随着在某大型流体传输系统中，有这样一个关键零件，叫E阀体。结合图1所示，由于系统结构和安装的需要，阀体1’的材料是SA217 WC9(珠光体耐热钢)，在阀体1’左、右两端的进水口2’和出水口3’需要焊接两截变径管4’；同样是为了变径管4’的加工和成本考虑，还需要在和系统输送管道焊接。变径管材料为SA106B(普通碳钢)。这样珠光体耐热钢阀体和普通碳钢变径管的对接焊问题就摆到了我们面前。焊接部位的直径是230mm，厚度是10mm。焊后热处理也有明确要求：不能改变两种母材本身的组织结构，由于异种钢焊接，焊后热处理温度珠光体耐热钢要比普通碳钢高近100℃，如何能保证既能满足珠光体耐热钢的焊后热处理温度，又能保证普通碳钢的材料，在高于焊后热处理温度100度时本体组织不会发生转变，是需要克服的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其可以保证珠光体耐热钢与普通碳钢焊接在一起，并且不会改变两种钢材的组织结构。
为了实现上述方案，本发明的技术解决方案为：一种珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其包括以下步骤：
(1)先对两种钢材焊接端分别加工成组焊前的坡口尺寸，之后再将珠光体耐热钢坡口及与该坡口相连的珠光体耐热钢上、下表面部分分别向内加工6-7mm厚度，形成过渡坡口；
(2)将珠光体耐热钢预热，并且用镍基合金焊材对过渡坡口表面进行堆焊，焊接厚度为7-9mm；
(3)将步骤(2)中的焊接表面进行打磨，使其表面光滑；
(4)按珠光体耐热钢材料标准对阀体堆焊表面进行焊后热处理，并将该堆焊表面加工为组焊前的坡口尺寸；
(5)使用镍基合金焊材对珠光体耐热钢的堆焊坡口与普通碳钢的组焊前坡口之间进行焊接；
(6)将焊接在一起的珠光体耐热钢和普通碳钢的焊缝区域按普通碳钢材料标准进行热处理。
本发明珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其中所述步骤(1)中的珠光体耐热钢组焊前坡口、普通碳钢组焊前坡口呈对称设置，所述珠光体耐热钢的组焊前坡口与普通碳钢组焊前的坡口夹角为60度。
本发明珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其中所述步骤(2)中的焊接方法采用钨极氩弧焊，焊接参数为：ERNiCrMo-3焊丝，焊丝直径2.0mm，焊接的层间温度控制在204-315℃，焊接电流65-170A，焊接电压9-14V，焊接速度10-15cm/min，保护气使用纯度不低于99.99％的氩气。
本发明珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其中所述步骤(2)中的珠光体耐热钢预热温度为不低于204度。
本发明珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其中所述步骤(4)中的焊后热处理温度为700-730℃。
本发明珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其中所述步骤(5)中的焊接方法采用焊条电弧焊，焊接参数：ENiCrMo-3焊条，直径3.2mm，母材预热50度以上，层间温度为46-176度，焊接电流65-170A，焊接电压21-27V，焊接速度16-30cm/min，多层多道焊。
本发明珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其中所述步骤(6)中的热处理温度为620-650℃。
采用上述方案后，本发明珠光体耐热钢与普通过碳钢的焊接工艺通过先将两种钢材的焊接端部加工成组焊前的坡口，再将珠光体耐热钢坡口、及与该坡口相连接的珠光体耐热钢的上、下表面部分区域分别再向内加工6-7mm，形成过渡坡口，然后在过渡坡口表面用镍基合金焊材堆焊补充，并通过对焊接区域按珠光体耐热钢进行热处理后，对堆焊部分加工成组焊前的阀体坡口形状，通过用镍基合金堆焊在珠光体耐热钢过渡坡口上，使二者焊接在一起，再通过按着珠光体耐热钢标准对焊接区域进行热处理，这样就消除了二者之间的应力，不改变珠光体耐热钢的组织结构；然后再用镍基合金焊材焊接珠光体耐热钢和普通碳钢，即对珠光体耐热钢进行二次焊接，这时由于有堆焊过渡层镍基合金的存在，其可以做为珠光体耐热钢焊接时的热影响区，这样不会影响珠光体耐热钢的内部组织结构，将焊接在一起的珠光体耐热钢和普通碳钢的焊缝区域按普通碳钢材料标准进行热处理，这样可以消除普通碳钢的热应力，由于镍基合金在200℃到1090℃的范围内具有良好的高温和低温力学性能，固态组织都是奥氏体且没有相变，可以保证珠光体耐热钢与普通碳钢二者很好的焊接在一起，且焊接后的珠光体耐热钢和普通碳钢的组织结构均不会改变。
附图说明
图1是现有珠光体耐热钢阀体与普通碳钢变径管的连接结构示意图；
图2是本发明珠光体耐热钢阀体与普通碳钢变径管组焊前的坡口结构示意图。
具体实施方式
本发明珠光体耐热钢阀体与普通过碳钢变径管的焊接工艺，包括以下步骤：
(1)先对阀体1和变径管2焊接端分别加工成组焊前的坡口尺寸，结合图2所示，两个坡口呈对称设置，各坡口与水平面的夹角为60度，二者的组焊前坡口夹角为60度，之后将阀体1的坡口、与该坡口连接的阀阀体1进水口端与出水口端上、下表面分别向内加工6-7mm厚度，形成过渡坡口4；
(2)将阀体2预热，预热温度为不低于204度，并且用镍基合金焊材对阀体1的过渡坡口4表面进行堆焊，焊接方法采用钨极氩弧焊，焊接参数为：ERNiCrMo-3焊丝，焊丝直径2.0mm，焊接的层间温度控制在204-315℃，焊接电流65-170A，焊接电压9-14V，焊接速度10-15cm/min，保护气使用纯度不低于99.99％的氩气，焊接厚度为7-9mm，形成焊接坡口3；
(3)将步骤(2)中的焊接坡口3表面进行打磨，使其表面光滑；
(4)按珠光体耐热钢材料标准对阀体1堆焊表面进行焊后热处理，热处理温度为700-730℃，并将该堆焊表面加工为组焊前的坡口尺寸；
(5)使用镍基合金焊材对阀体1坡口和变径管2坡口之间进行焊接，焊接方法采用焊条电弧焊，焊接参数：ENiCrMo-3焊条，直径3.2mm，母材预热50度以上，层间温度为46-176度，焊接电流65-170A，焊接电压21-27V，焊接速度16-30cm/min，多层多道焊；
(6)将焊接在一起的阀体1和变径管2的焊缝区域按普通碳钢材料标准进行热处理，热处理温度为620-650℃。
本发明珠光体耐热钢阀体与普通过碳钢变径管的焊接工艺通过先将两种珠光体耐热钢阀体1、普通碳钢变径管2的焊接端部加工成组焊前的坡口，再将阀体1坡口、及与该坡口相连接的阀体1的进或出水管的上、下表面部分区域分别再向内加工6-7mm，形成过渡坡口4，然后在过渡坡口4表面用镍基合金焊材堆焊补充形成焊接坡口3，并通过对焊接区域按珠光体耐热钢进行热处理后，对焊接坡口3加工成组焊前的阀体1坡口形状，通过用镍基合金堆焊在珠光体耐热钢阀体1的过渡坡口4上，使镍基合金焊材与珠光体耐热钢阀体1二者焊接在一起，再通过按着珠光体耐热钢标准对焊接区域进行热处理，这样就消除了珠光体耐热钢的热应力，不改变珠光体耐热钢阀体1的组织结构；然后再用镍基合金焊材焊接珠光体耐热钢阀体1和普通碳钢变径管2，即对珠光体耐热钢阀体1进行二次焊接，这时由于有堆焊过渡层镍基合金的存在，其可以做为珠光体耐热钢阀体1焊接时的热影响区，这样不会影响珠光体耐热钢阀体1的内部组织结构，将焊接在一起的珠光体耐热钢阀体1和普通碳钢变径管2的焊缝区域按普通碳钢材料标准进行热处理，这样可以消除普通碳钢变径管2的热应力，由于镍基合金在200℃到1090℃的范围内具有良好的高温和低温力学性能，固态组织都是奥氏体且没有相变，可以保证珠光体耐热钢阀体1与普通碳钢变径管2二者很好的焊接，且焊接后的珠光体耐热钢阀体1和普通碳钢变径管2的组织结构均不会改变。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进(包括类似材料焊接时，使用镍基合金作为过渡层)，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)先对两种钢材焊接端分别加工成组焊前的坡口尺寸，之后再将珠光体耐热钢坡口及与该坡口相连的珠光体耐热钢上、下表面部分分别向内加工6-7mm厚度，形成过渡坡口；
(2)将珠光体耐热钢预热，并且用镍基合金焊材对过渡坡口表面进行堆焊，焊接厚度为7-9mm；
(3)将步骤(2)中的焊接表面进行打磨，使其表面光滑；
(4)按珠光体耐热钢材料标准对阀体堆焊表面进行焊后热处理，并将该堆焊表面加工为组焊前的坡口尺寸；
(5)使用镍基合金焊材对珠光体耐热钢的堆焊坡口与普通碳钢的组焊前坡口之间进行焊接；
(6)将焊接在一起的珠光体耐热钢和普通碳钢的焊缝区域按普通碳钢材料标准进行热处理。
2.如权利要求1所述的珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的珠光体耐热钢组焊前坡口、普通碳钢组焊前坡口呈对称设置，所述珠光体耐热钢的组焊前坡口与普通碳钢组焊前的坡口夹角为60度。
3.如权利要求1所述的珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其特征在于：所述步骤(2)中的焊接方法采用钨极氩弧焊，焊接参数为：ERNiCrMo-3焊丝，焊丝直径2.0mm，焊接的层间温度控制在204-315℃，焊接电流65-170A，焊接电压9-14V，焊接速度10-15cm/min，保护气使用纯度不低于99.99％的氩气。
4.如权利要求1所述的珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其特征在于：所述步骤(2)中的珠光体耐热钢预热温度为不低于204度。
5.如权利要求1所述的珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其特征在于：所述步骤(4)中的焊后热处理温度为700-730℃。
6.如权利要求1所述的珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其特征在于：所述步骤(5)中的焊接方法采用焊条电弧焊，焊接参数：ENiCrMo-3焊条，直径3.2mm，母材预热50度以上，层间温度为46-176度，焊接电流65-170A，焊接电压21-27V，焊接速度16-30cm/min，多层多道焊。
7.如权利要求1所述的珠光体耐热钢与普通碳钢的焊接工艺，其特征在于：所述步骤(6)中的热处理温度为620-650℃。
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