CN103286449A - 一种316ln厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了及一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺,焊丝通过电流加热,再通过激光加热母材,提高了焊丝过渡稳定性和熔敷效率。步骤是将不锈钢焊接板焊接部位加工为带钝边的V型坡口,钝边尺寸为1.8-2.2mm,顶端坡口尺寸3.0-4.0mm。焊丝牌号选择为1.4455,焊丝直径为1.2mm,首先进行激光填热丝焊打底,然后进行激光填热丝焊填充,每层厚度<3mm,最后再用激光填热丝焊盖面。本发明的焊接工艺实现了316LN厚板的窄间隙焊接,焊接过程稳定。用该焊接工艺焊接的焊接接头拥有美观的焊缝成形,焊接变形小,接头性能好,无热裂纹、气孔等缺陷。

Description

一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺
技术领域
本发明涉及激光填丝焊技术领域,具体为一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺。
背景技术
316LN为低C含N的300系列奥氏体不锈钢,这种钢不仅有很好的塑性,而且还有很高的抗腐蚀性。对于一般的奥氏体不锈钢来说,在固溶处理的条件下都是低强度的材料,只有通过后续的冷加工过程才可以强化。如果后续的变形过大,这些钢的一部分就会形成形变诱导马氏体,从而具有磁性。但是N合金化的316LN奥氏体不锈钢即使经过固溶处理之后也有很高的强度,而且经过后续大变形也不会形变诱导马氏体,说明这种钢是完全没有磁性的。加入了N,Mn合金元素后表现出良好的韧性、耐磨性、抗腐蚀性、抗疲劳性。目前这种钢在核聚变领域具有广阔的前景,国际热核聚变实验堆主机部分就大量运用该种不锈钢材料,未来的中国聚变工程实验堆主机部分该材料也会广泛使用。然而,N的加入,同时也加剧了316LN的热变形难度,焊接难度相比于316L相比也提高了很多,焊接过程容易出现热裂纹,影响焊接接头性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺,以解决现有技术存在的问题。
为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案为:
一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺,其特征在于:首先选用带钝边的V型焊接材料对接焊缝,所述焊接材料钝边间隙为0-0.3mm,钝边深度为4.8-5.0mm,钝边尺寸为1.8-2.2mm,顶端坡口尺寸3.0-4.0mm;然后采用激光填热丝焊工艺依次进行多层打底焊、填充焊、盖面焊,每层焊前用丙酮清洗焊缝,层间修补采用砂轮片打磨,每层厚度<3mm,其中:打底焊激光功率为3.4-3.6KW,正离焦为3-5mm,焊接速度90-120cm/min,送丝速度100-150cm/min,热丝电流为60-100A,热丝电压为6-8V;填充焊激光功率为3.7-3.9KW,正离焦为25-30mm,焊接速度140-160cm/min,送丝速度400-450cm/min,送丝电流为200A-250A,热丝电压为6-8V;盖面焊激光功率为3.8-4.0KW,正离焦为45-50mm,焊接速度60-80cm/min,送丝速度320-350cm/min,送丝电流为200-250A,热丝电压为6-8V。
所述的一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺,其特征在于:采用激光填热丝焊工艺依次进行打底焊、填充焊、盖面焊时,送丝角度为40°±2°,激光束角度为垂直方向偏离7-10°,保护气Ar流量为10-20L/min。
所述的一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺,其特征在于:采用激光填热丝焊工艺进行焊接时,选用牌号为1.4455、直径为1.2mm的焊丝。
本发明能有效的控制焊接变形,避免热裂纹,接头力学性能好,本发明具有如下优势: 
1、发明的该焊接工艺实现了316LN不锈钢厚板的窄间隙激光焊接,焊接过程稳定。
2、焊接功率密度高、能量集中、热输入量小、焊缝窄、变形小,得到光滑美观的焊缝。
3、通过X射线检测内部无缺陷,力学性能检测结果良好。
附图说明
图1为本发明实例的坡口形状及焊层分布示意图。
具体实施方式
一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺,首先选用带钝边的V型焊接材料对接焊缝,焊接材料钝边间隙为0-0.3mm,钝边深度为4.8-5.0mm,钝边尺寸为1.8-2.2mm,顶端坡口尺寸3.0-4.0mm;然后采用激光填热丝焊工艺依次进行多层打底焊、填充焊、盖面焊,每层焊前用丙酮清洗焊缝,层间修补采用砂轮片打磨,每层厚度<3mm;其中:打底焊激光功率为3.4-3.6KW,正离焦为3-5mm,焊接速度90-120cm/min,送丝速度100-150cm/min,热丝电流为60-100A,热丝电压为6-8V;填充焊激光功率为3.7-3.9KW,正离焦为25-30mm,焊接速度140-160cm/min,送丝速度400-450cm/min,送丝电流为200A-250A,热丝电压为6-8V;盖面焊激光功率为3.8-4.0KW,正离焦为45-50mm,焊接速度60-80cm/min,送丝速度320-350cm/min,送丝电流为200-250A,热丝电压为6-8V。
采用激光填热丝焊工艺依次进行打底焊、填充焊、盖面焊时,送丝角度为40°±2°,激光束角度为垂直方向偏离7-10°,保护气Ar流量为10-20L/min。
所述的一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺,其特征在于:采用激光填热丝焊工艺进行焊接时,选用牌号为1.4455、直径为1.2mm的焊丝。
具体实施例:
进行20mm厚、300mm长、150mm宽的一对316LN板对接焊,坡口形式见图1。坡口角度为6°,钝边深度5mm,b=2mm。
先将试板按附图1组对好,具体焊接层数分布见图1.
焊接过程采用的焊接参数如表1:
表1焊接参数表
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
其中送丝角度为40°±2°,激光束角度为垂直方向偏离7°-10°。
焊后对试板按照ISO 15614-11标准中符合ISO13919-1中的B级水平进行检测实验,无损检测都合格。取4个侧弯试样,3个冲击试样,晶粒度评定,两个拉伸试样。侧弯180°无裂纹;焊缝及热影响区-196℃,冲击吸收能力≥107J;晶粒度等级为5.83; 抗拉强度620N/mm2,断裂部位在母材。

Claims (3)

1.一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺,其特征在于:首先选用带钝边的V型焊接材料对接焊缝,所述焊接材料钝边间隙为0-0.3mm,钝边深度为4.8-5.0mm,钝边尺寸为1.8-2.2mm,顶端坡口尺寸3.0-4.0mm;然后采用激光填热丝焊工艺依次进行多层打底焊、填充焊、盖面焊,每层焊前用丙酮清洗焊缝,层间修补采用砂轮片打磨,每层厚度<3mm,其中:打底焊激光功率为3.4-3.6KW,正离焦为3-5mm,焊接速度90-120cm/min,送丝速度100-150cm/min,热丝电流为60-100A,热丝电压为6-8V;填充焊激光功率为3.7-3.9KW,正离焦为25-30mm,焊接速度140-160cm/min,送丝速度400-450cm/min,送丝电流为200A-250A,热丝电压为6-8V;盖面焊激光功率为3.8-4.0KW,正离焦为45-50mm,焊接速度60-80cm/min,送丝速度320-350cm/min,送丝电流为200-250A,热丝电压为6-8V。
2.根据权利要求1所述的一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺,其特征在于:采用激光填热丝焊工艺依次进行打底焊、填充焊、盖面焊时,送丝角度为40°±2°,激光束角度为垂直方向偏离7-10°,保护气Ar流量为10-20L/min。
3.根据权利要求1所述的一种316LN厚板的窄间隙激光填热丝焊接工艺,其特征在于:采用激光填热丝焊工艺进行焊接时,选用牌号为1.4455、直径为1.2mm的焊丝。
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Patentee after: Keju High Technology Co., Ltd., Hefei

Address before: 230031 Shushan Lake Road, Shushan District, Anhui, China, No. 350, No.

Patentee before: Inst. of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20130911

Assignee: Jiangsu Jinqiuzhu Group Co., Ltd.

Assignor: Keju High Technology Co., Ltd., Hefei

Contract record no.: 2016320000022

Denomination of invention: Narrow gap laser hot-wire-filling welding process for 316LN thick plate

Granted publication date: 20150701

License type: Exclusive License

Record date: 20160204

LICC Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model