CN103801807A - 脉冲熔化极混合气体保护焊 - Google Patents

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孙俊峰
彭寿燕
丁连征
曹中云
傅全乐
张华健
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Abstract

本发明提供一种脉冲熔化极混合气体保护焊，其解决了现有双相不锈钢焊接工艺受人为因素影响较大导致焊接质量差、效率低和成本高的技术问题，其采用自动行走小车控制焊枪的移动，焊接时采用熔化极混合气体保护焊，保护气体是2%的CO2和98%的Ar，气体流量为15～20L/min；焊接温度为10℃～15℃；焊接时采用脉冲电流进行焊接，焊接电流为130A～200A，电压为20～28V；焊接过程中层间温度为10℃～150℃，焊接的最大热输入量不超过3.0KJ/mm。本发明可广泛应用于焊接领域。

Description

脉冲熔化极混合气体保护焊
技术领域
本发明涉及一种焊接工艺，尤其是涉及一种脉冲熔化极混合气体保护焊。
背景技术
AP1000核电技术首次采用模块化设计，有结构模块、设备模块、CV模块等，其中结构模块的主要材料是ASTM A36和A240-S32101。
A240-S32101属于双相不锈钢材料，室温微观组织奥氏体和铁素体含量各占50%。此材料强度高，还具有优异的耐腐蚀性，在AP1000核电中主要应用于乏燃料水池的墙体模块。焊接后要保证焊缝及热影响区的铁素体含量达到35%～65%，才能保证此结构的耐腐蚀性。要控制铁素体的含量主要从两方面进行，即层间温度和热输入量。
目前国内的焊接方法主要是手工电弧焊、非熔化极气体保护焊、熔化极气体保护焊。这些焊接方法均为手工焊接，受人为因素的影响比较大，很难保证焊缝有稳定的焊接质量。为了减少人为因素的影响，提高焊接速率和焊接质量，开发研究双相不锈钢机械焊接的焊接工艺变得十分必要。
发明内容
本发明是针对现有双相不锈钢焊接工艺受人为因素影响较大导致焊接质量差、效率低和成本高的技术问题，提供一种焊接质量好、效率高和成本低的脉冲熔化极混合气体保护焊。
一种脉冲熔化极混合气体保护焊，其焊接步骤如下：
（1）对需要焊接的坡口进行清理；
（2）采用真空吸盘的轨道进行小车行走，根据小车的大小确定好小车的行走空间；
（3）调节坡口的焊枪角度，将焊枪固定；根据小车的空间将轨道按照与坡口呈平行线的方向摆放好，将真空吸盘固定；根据坡口位置和角度对焊枪微调，进行焊接；
焊接时采用熔化极混合气体保护焊，保护气体是2%的CO2和98%的Ar，气体流量为15～20L/min；焊接温度为10℃～15℃；焊接时采用脉冲电流进行焊接，焊接电流为130A～200A，电压为20～28V；焊接过程中层间温度为10℃～150℃，焊接的最大热输入量不超过3.0KJ/mm。
本发明优选的技术方案是采用直径为1.2mm的ER2209实心焊丝进行焊接。
本发明进一步优选的技术方案是焊缝的前端和尾端都加入定位块，焊接时在焊缝的前端定位块起弧，在尾端的定位块收弧。
本发明再进一步优选的技术方案是焊接速度为10cm/min～20cm/min。
本发明由于采用自动行走小车控制焊枪的移动，改变了传统的人持焊枪的焊接方式，减小了人的不稳定因素，减轻了人工的劳动强度，保证了焊接质量，也降低了成本。同时，本发明采用了特定的焊接工艺和参数，满足了焊缝耐腐蚀性和力学性能的要求，增加了模块焊接质量和稳定性。
具体实施方式
实施例1
对双相不锈钢板在平焊位置进行焊接。焊接时采用的是S32101与S32101的焊缝，组对间隙为4mm，坡口角度为35°，根部间隙为6mm，无钝边，背面加垫板，垫板厚为6mm，宽为38mm。具体焊接步骤如下：
（1）焊前对坡口进行清理，保证母材坡口两侧25mm范围内的待焊表面无影响焊接质量的物体或者会产生有害烟尘的疏松氧化皮、焊渣、铁锈、油漆、颜色笔痕迹、油脂、湿气和其它杂质。
（2）采用真空吸盘的轨道进行小车行走，根据小车的大小确定好小车的行走空间。
（3）调节坡口的焊枪角度，将焊枪固定；根据小车的空间将轨道按照与坡口呈平行线的方向摆放好，将真空吸盘固定；根据坡口位置和角度对焊枪微调，进行焊接。
焊接时采用熔化极混合气体保护焊，保护气体是2%的CO2和98%的Ar，气体流量为15L/min；焊接温度为15℃；焊接时采用脉冲电流进行焊接，焊接电流为130A，电压为22V，焊接速度为20cm/min；填充与盖面的电流为120A，电压为20V，焊接速度为15cm/min；焊接过程中的层间温度为10℃，焊接的最大热输入量为1.144KJ/mm。
焊接完成后，经理化试验分析，焊缝和热影响区的铁素体含量为35%，并且按照ISO-3651-2的要求通过晶间腐蚀试验，证明其耐腐蚀性良好。焊缝和热影响区的抗拉强度为760MPa，屈服强度为605MPa，断后伸长率为32.5%。焊缝与热影响区在-40℃下的冲击实验值为105J，此焊接工艺过程保证了双相不锈钢之间焊缝的耐腐蚀性和力学性能的要求。
实施例2
对双相不锈钢板在立焊位置进行焊接。焊接时采用的是焊接S32101与S32101的焊缝，组对间隙为11mm，坡口角度为45°，根部间隙为6mm，无钝边，背面加垫板，垫板厚为6mm，宽为38mm。具体焊接步骤如下：
（1）焊前对坡口进行清理，保证母材坡口两侧25mm范围内的待焊表面应无影响焊接质量的物体或者会产生有害烟尘的疏松氧化皮、焊渣、铁锈、油漆、颜色笔痕迹、油脂、湿气和其它杂质。
（2）采用真空吸盘的轨道进行小车行走，根据小车的大小确定好小车的行走空间。
（3）调节坡口的焊枪角度，将焊枪固定；根据小车的空间将轨道按照与坡口呈平行线的方向摆放好，将真空吸盘固定；根据坡口位置和角度对焊枪微调，进行焊接。
焊接时采用熔化极混合气体保护焊，保护气体是2%的CO2和98%的Ar，气体流量为18L/min；焊接温度为12℃；焊接时采用脉冲电流进行焊接，焊接电流为150A，电压为24V，焊接速度为15cm/min；填充与盖面的电流为150A，电压为25V，焊接速度为18cm/min；焊接过程中层间温度为80℃，焊接的热输入量为1.5KJ/mm。
焊接完成后，经理化试验分析，焊缝和热影响区的铁素体含量为50%，并且按照ISO-3651-2的要求通过晶间腐蚀试验，证明其耐腐蚀性良好。焊缝和热影响区的抗拉强度为755MPa，屈服强度为598MPa，断后伸长率为30.8%。焊缝与热影响区在-40℃下的冲击实验值为98J，此焊接工艺过程保证了双相不锈钢之间焊缝的耐腐蚀性和力学性能的要求。
实施例3
对双相不锈钢板在平焊位置进行焊接。焊接时采用的是焊接S32101与S32101的焊缝，组对间隙为18mm，坡口角度为45°，根部间隙为6mm，无钝边，背面加垫板，垫板厚为6mm，宽为38mm。具体焊接步骤如下：
（1）焊前对坡口进行清理，保证母材坡口两侧25mm范围内的待焊表面应无影响焊接质量的物体或者产生有害烟尘的疏松氧化皮、焊渣、铁锈、油漆、颜色笔痕迹、油脂、湿气和其它杂质。
（2）采用真空吸盘的轨道进行小车行走，根据小车的大小确定好小车的行走空间。
（3）调节坡口的焊枪角度，将焊枪固定；根据小车的空间将轨道按照与坡口呈平行线的方向摆放好，将真空吸盘固定；根据坡口位置和角度对焊枪微调，进行焊接。
焊接时采用熔化极混合气体保护焊，保护气体是2%的CO2和98%的Ar，气体流量为20L/min；焊接温度为10℃；焊接时采用脉冲电流进行焊接，焊接电流为180A，电压为28V，焊接速度为10cm/min；填充与盖面的电流为180A，电压为28V，焊接速度为20cm/min；焊接过程中层间温度为150℃，焊接的热输入量为3.0KJ/mm。
焊接完成后，经理化试验分析，焊缝和热影响区的铁素体含量为65%，并且按照ISO-3651-2的要求通过晶间腐蚀试验，证明其耐腐蚀性良好。焊缝和热影响区的抗拉强度为750MPa，屈服强度为565MPa，断后伸长率为30.2%。焊缝与热影响区在-40℃下的冲击实验值为86J，此焊接工艺过程保证了双相不锈钢之间焊缝的耐腐蚀性和力学性能的要求。
以上3个实施例中，为了保证焊接质量，在焊缝的前端和尾端都加入长度为100mm的定位块。焊接时在焊缝的定位块前端起弧，在尾端的定位块收弧，保证焊缝的焊接质量。焊接选用直径为1.2mm的ER2209实心焊丝进行焊接。
惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。

Claims (4)

1.一种脉冲熔化极混合气体保护焊，其特征是焊接步骤如下：
（1）对需要焊接的坡口进行清理；
（2）采用真空吸盘的轨道进行小车行走，根据小车的大小确定好小车的行走空间；
（3）调节坡口的焊枪角度，将焊枪固定；根据小车的空间将轨道按照与坡口呈平行线的方向摆放好，将真空吸盘固定；根据坡口位置和角度对焊枪微调，进行焊接；
焊接时采用熔化极混合气体保护焊，保护气体是2%的CO2和98%的Ar，气体流量为15～20L/min；焊接温度为10℃～15℃；焊接时采用脉冲电流进行焊接，焊接电流为130A～200A，电压为20～28V；焊接过程中层间温度为10℃～150℃，焊接的最大热输入量不超过3.0KJ/mm。
2.根据权利要求1所述的脉冲熔化极混合气体保护焊，其特征在于焊接采用直径为1.2mm的ER2209实心焊丝进行焊接。
3.根据权利要求2所述的脉冲熔化极混合气体保护焊，其特征在于焊缝的前端和尾端都加入定位块，焊接时在焊缝的前端定位块起弧，在尾端的定位块收弧。
4.根据权利要求3所述的脉冲熔化极混合气体保护焊，其特征在于焊接速度为10cm/min～20cm/min。
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