CN103600167A - 一种碳素钢与不锈钢复合板的焊接方法 - Google Patents

Abstract

一种碳素钢与不锈钢复合板的焊接方法，属于双金属复合板焊接技术领域，特征在于操作步骤为：(1)将甲、乙复合板对接边的端面上加工出等腰三角形的坡口，三角形坡口的底边长为2b，横向高度为a=k

，其中

,k为搅拌摩擦焊焊接区系数，根据现场经验取1.0<k<1.1。(2) 将甲、乙复合板待焊边对齐，坡口内填充焊丝。(3) 将搅拌针放置在对接边缝的一端，搅拌针以转速转动。同时搅拌针轴肩向复合板施加压力F，同时，旋转着的搅拌针以焊接速度V在对接焊缝中向前移动，到达焊缝的另一端。优点是可以改善焊接质量。

Description

一种碳素钢与不锈钢复合板的焊接方法

技术领域

本发明属于双金属复合板焊接技术领域，具体涉及一种碳素钢与不锈钢复合板的焊接方法。

背景技术

基层为碳钢、复层为不锈钢的双金属复合板作为双金属焊管成型原材料，可有效地解决了油气输送、炼油、化工等工业部门管道的腐蚀问题，具有愈来愈广泛的用途。在焊接方面现有技术容易导致焊缝中的不锈钢层与复合层混合，降低不锈钢层的抗腐蚀能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种复层为不锈钢与基层为碳素钢的双金属复合板的焊接方法，可有效地解决不锈钢复层与碳素钢基层的双金属复合板焊缝中不锈钢与碳钢混合的问题，克服现有技术中存在的缺陷。

本发明目的是这样实现的，其特征在于：

(1)如图2所示，将待对焊的甲、乙复合板I、II对接边的端面通过机加工方法制成等腰三角形的坡口4、4’，等腰三角形横向高度为a，底边长为2b，b的大小根据经验取复合板厚度t的0.1到0.2（薄规格取大值，厚规格取小值），a=kl，k为摩擦焊接区系数，根据经验取k=1～1.1，

l=πωμFr₁/90000V

式中l——单边搅拌区宽度（mm）

ω——搅拌针轴肩转速（r/min）

μ——搅拌针与材料摩擦系数

F——搅拌针轴肩对复合板的压力(KN)

r₁——搅拌针半径(mm)

V——焊接速度(mm/min)

搅拌针轴肩半径r₀=3r₁。加工坡口4完成后，清理其附近的锈迹。

(2)将已加工出坡口的甲、乙复合板I、II对接边和坡口互相对齐，将焊丝3填充到左右相对的坡口形成的空腔内。

(3)将搅拌针6放置在对接边缝的一端，用动力传动机构带动搅拌针轴肩5以转速ω转动。同时通过搅拌针轴肩5的垂直压下力F向甲、乙复合板I、II接边处施压，同时旋转着的搅拌针6以焊接速度V在对接焊缝中向前移动，直到对接边缘的另一端，完成焊接要求。

本发明的优点及积极效果：可保证焊缝的强度和良好韧性；消除接口复层板和基层板之间可能存在的金属混合和缝隙；增加不锈钢层的有效厚度，使焊接接头保证耐蚀性。

附图说明

图1是基层板与复层板复合轧制后形成的双金属复合板示意图；

图2是甲乙复合板对齐待焊接的示意图；

图3是图2的俯视图；

图4是将甲乙复合板进行对焊的示意图。

图中1—基层板，2—复层板，3—焊丝，4,4’—甲、乙复合板坡口，5—搅拌针轴肩，6—搅拌针，I—甲复合板，II—乙复合板。

具体实施方式

如图1所示，以轧制后的复合板为例，其中基层板1为碳素钢，厚度为20mm，复层板2为不锈钢，厚度为10mm，复合板厚度t=30mm。其对焊步骤为：

1.如图2所示，取甲、乙复合板I、II，在其对焊边端部，采用机加工方法加工出等腰三角形状的左右坡口4、4’，左右坡口形状相同，大小相等，底边相对，横向高度a=kl=kπωμFr₁/90000V，其中ω=600r/min,μ=0.3,F=10KN,r₁=15mm，V=60mm/min,k根据现场操作经验取1.05。计算得a=16.5mm，由现场操作经验确定b=3mm。加工完成后，清理坡口处的锈迹。

2.将制成坡口的甲、乙复合板I、II对接边和坡口对齐，将309不锈钢焊丝3填充到左右坡口相对形成的空腔内。所用不锈钢焊丝的化学成分按比重百分比为：C，≤0.08；Si，≤0.90；Mn，≤0.5-2.5；P，≤0.04；S，≤0.03；Cr，≤22-25；Mo，≤0.75；Ni，≤12-14；Cu，≤0.75。

3.将搅拌针6放置在对接边缝的一端，用动力传动机构带动搅拌轴肩5以转速ω=600r/min转动。同时通过搅拌针轴肩5的垂直压下力F=10KN,向甲、乙复合板I、II接边处施压，同时旋转着的搅拌针6以焊接速度V=60mm/min沿对接边缘向前移动直道对接边缘的另一端，完成焊接要求。

Claims (1)

1.一种碳素钢与不锈钢复合板的焊接方法，其特征在于操作步骤为：

(1)将待焊的甲、乙复合板（I、II）对接边的端面通过机加工方法制成等腰三角形的坡口（4、4’），等腰三角形横向高度为a，底边长为2b，b的大小根据经验取复合板厚度的0.1～0.2，a=kl，k为搅拌摩擦焊焊接区系数，根据现场经验取1.0<k<1.1,式中

l=πωμFr₁/90000V

式中l——单边搅拌区宽度（mm）

ω——搅拌针轴肩转速（r/min）

μ——搅拌针与材料摩擦系数

F——搅拌针轴肩对复合板的压力(KN)

r₁——搅拌针半径(mm)

V——焊接速度(mm/min)

搅拌针轴肩半径r₀根据实际情况为搅拌针半径r₁的3倍。加工坡口(4)完成后，清理其附近的锈迹;

(2)将已加工出坡口的甲、乙复合板(I、II)对接边和坡口互相对齐，将焊丝(3)填充到左右相对的坡口形成的空腔内;

(3)将搅拌针(6)放置在对接边缝的一端，用动力传动机构带动搅拌针轴肩（5）以转速ω转动，同时通过搅拌针轴肩（5）以垂直压下力F向甲、乙复合板（I、II）接边处施压，同时旋转着的搅拌针（6）以焊接速度V在对接焊缝中向前移动，直到对接边缘的另一端，完成焊接要求。

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