CN104607775A - 一种镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法 - Google Patents

一种镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法；它包括焊材的选配、焊前条件要求、详细的施焊参数、焊接过程控制；本发明的有益效果：本发明根据镍合金复合板基层与镍合金复层交界处的焊接特点，合理选配焊材的型号及规格，确定最佳的焊接参数，实现了镍合金复合板过渡层、复层的埋弧自动焊焊接，经核算，采用埋弧自动焊焊接的施焊效率是采用手弧焊条焊的4-5倍，是采用钨极氩弧焊的8-10倍，极大地提高施焊效率，减少了焊工劳动强度、提高焊接质量。

Description

一种镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接工艺领域，尤其涉及一种基层厚度≥12mm的镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法。
背景技术
镍合金复合板基层与镍合金复层交界处的焊接属于镍合金与钢的异种钢焊接，其焊接性能主要取决于复层与基层金属的物理性能、化学成分、接头形式以及填充金属的种类。镍与铁可互相无限固溶，其结晶性能、晶格类型、原子半径、外层电子数目也均相近，因此焊接性能良好，但镍和钢中的杂质或合金元素则会对焊缝金属产生不良影响，存在的主要问题是焊缝容易产生裂纹和气孔。
首先，焊接裂纹倾向大。镍合金与钢接头产生的裂纹主要是热裂纹，这主要与镍的低熔点共晶有关。镍合金与钢焊接中的低熔点共晶体主要是Ni-Ni3S2、Ni-Ni3P、Ni-NiO和Ni-Pb等，所以焊缝中O、S、P、Pb等杂质会增大热裂纹倾向，其中氧可大大增加裂纹倾向。因为熔成金属结晶时，氧和镍能形成Ni-NiO共晶体，其共晶温度为1438～1440℃，另外，氧还能促进硫的有害作用，所以氧含量增加，热裂纹倾向也越大。
其次，焊缝金属中容易产生气孔。镍合金在与钢焊接时，其焊缝成分主要是铁和镍。在高温下，镍很容易夺氧形成NiO，在结晶时容易形成气孔。
再次，复合板材在焊接过渡层时，基层金属对焊缝合金元素的含量具有冲淡作用，也就是稀释作用，恶化了接头质量。
由于镍合金与钢焊接时存在以上问题，为控制热数量、避免或尽可能减小以上问题，传统的镍合金复合板复层焊接一般选用钨极氩弧焊、手弧焊条焊，前者保护气的保护性能、后者焊条药皮成分的可调性能在一定程度上减小镍合金与钢进行焊接产生缺陷的几率。但是，钨极氩弧焊、手弧焊条焊这两种焊接方法的施焊效率过低，当设备直径较大时，这两种施焊方法均会耗时严重，耽误设备的制作进度。同时，因钨极氩弧焊、手弧焊条焊这两种方法的焊接质量对操作者的技能水平依赖性较大，随着施焊过程的增长，操作者精力、体力的下降、责任心的下降等主观因素对焊接质量的负面影响越大，因操作原因产生缺陷的可能性就越大；设备的直径越大、施焊工作量越大钨极氩弧焊、手弧焊条焊这两种方法的效率低下、人为因素干扰严重的缺点就越明显。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法，它具有解决了镍合金复合板复层焊接容易产生缺陷的难题，实现了镍合金复合板复层埋弧自动焊焊接，减少了焊工劳动强度、提高焊接质量同时极大地提高施焊效率的优点。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基层为低合金钢、复层为N10276或N06600的镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法，包括以下步骤：
(1)首先对左、右两镍合金复合板需焊接部位进行加工，形成V型焊接坡口，坡口角度为55-70°；
(2)对焊丝、坡口及两侧内表面20mm范围内进行清理，去除铁锈、油脂和灰尘；
(3)依次顺序进行埋弧自动焊焊接盖面、基层打底、基层填充、过渡层和复层。
优选的，所述基层焊接低于复层与基层交界线1.5-2.5mm。
优选的，所述过渡层焊接高于复层与基层交界线0.5-1.5mm。
优选的，步骤(2)中所述焊丝选用的ERNiCr-3实心埋弧焊丝，按重量百分比包括以下组分：C0.02％、Mn3.0％、Si0.10％、Cr20％、Nb2.5％、Fe0.40％，余量为Ni。
另外，焊接工艺还包括：
(1)盖面和基层填充焊接：焊接电流为450-530A，焊接电压为28-34V，焊接速度为20-25cm/min；
(2)基层打底焊接：焊接电流为110-220A，焊接电压为22-33V，焊接速度为25-35cm/min；
(3)过渡层焊接：焊接电流为240-260A，焊接电压为28-32V，焊接速度为20-25cm/min；
(4)复层焊接：焊接电流为250-270A，焊接电压为28-32V，焊接速度为20-25cm/min。
优选的，所述过渡层焊接、所述复层焊接控制层间温度≤100℃。
本发明的有益效果：本发明根据镍合金复合板基层与镍合金复层交界处的焊接特点，合理选配焊材的型号及规格，确定最佳的焊接参数，实现了镍合金复合板过渡层、复层的埋弧自动焊焊接，经核算，采用埋弧自动焊焊接的施焊效率是采用手弧焊条焊的4-5倍，是采用钨极氩弧焊的8-10倍，极大地提高施焊效率，减少了焊工劳动强度、提高焊接质量。
附图说明
图1为本发明中的焊接接头和坡口形式；
图2为技术方案焊接接头各层填充金属量要求；
图3为本发明实施例1-3坡口形式。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
本发明的实施例1-3焊接的工艺参数如表1，在焊接过程中控制：
1)基层金属填充量严格执行工艺要求，不得填充过多使基层填充金属接触到复层；
2)过渡层焊接严格控制热输入量，不等采用超过工艺要求的电流进行焊接；
3)过渡层焊接完毕后必须进行渗透检测，符合JB/T4730.5-2005Ⅰ级合格，才能进行复层的焊接，若经渗透检测出现缺陷，须将缺陷清处干净、补焊后再进行渗透检测，直至合格；
4)过渡层、复层焊接必须严格控制层间温度≤100℃，焊接过程中必须对层间温度进行测量、记录。
表1 焊接的工艺参数
实施例1
一种28+4mm碳钢复合N10276合金的焊接工艺，其中，坡口形式如图1-3所示，采用V形坡口，坡口角度选用60°，钝边5±1mm，组对间隙0+1mm，包括以下步骤：
(1)首先对左、右两镍合金复合板需焊接部位进行加工，形成V型焊接坡口，坡口角度为60°；
(2)对焊丝、坡口及两侧内表面20mm范围内进行清理，去除铁锈、油脂和灰尘；
(3)依次顺序进行埋弧自动焊焊接盖面、基层打底、基层填充、过渡层和复层，
其中，所述基层焊接低于复层与基层交界线1.5mm；所述过渡层焊接高于复层与基层交界线0.5mm；
步骤(2)中所述焊丝选用的ERNiCr-3实心埋弧焊丝，按重量百分比包括以下组分：C 0.02％、Mn 3.0％、Si 0.10％、Cr 20％、Nb 2.5％、Fe 0.40％，余量为Ni。
另外，焊接工艺还包括：
(1)盖面和基层填充焊接：焊接电流为450A，焊接电压为28V，焊接速度为20cm/min；
(2)基层打底焊接：焊接电流为110A，焊接电压为22V，焊接速度为25cm/min；
(3)过渡层焊接：焊接电流为240A，焊接电压为28V，焊接速度为20cm/min；
(4)复层焊接：焊接电流为250A，焊接电压为28V，焊接速度为20cm/min；
所述过渡层焊接、所述复层焊接控制层间温度≤100℃。
实施例2
一种基层为低合金钢、复层为N06600的镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法，包括以下步骤：
(1)首先对左、右两镍合金复合板需焊接部位进行加工，形成V型焊接坡口，坡口角度为55°；
(2)对焊丝、坡口及两侧内表面20mm范围内进行清理，去除铁锈、油脂和灰尘；
(3)依次顺序进行埋弧自动焊焊接盖面、基层打底、基层填充、过渡层和复层。
其中，所述基层焊接低于复层与基层交界线2.0mm；
所述过渡层焊接高于复层与基层交界线1.0mm；
步骤(2)中所述焊丝选用的ERNiCr-3实心埋弧焊丝，按重量百分比包括以下组分：C0.02％、Mn3.0％、Si0.10％、Cr20％、Nb2.5％、Fe0.40％，余量为Ni。
另外，焊接工艺还包括：
(1)盖面和基层填充焊接：焊接电流为500A，焊接电压为31V，焊接速度为22cm/min；
(2)基层打底焊接：焊接电流为160A，焊接电压为25V，焊接速度为30cm/min；
(3)过渡层焊接：焊接电流为250A，焊接电压为30V，焊接速度为22cm/min；
(4)复层焊接：焊接电流为260A，焊接电压为30V，焊接速度为22cm/min；
所述过渡层焊接、所述复层焊接控制层间温度≤100℃。
实施例3：
一种基层为低合金钢、复层为N10276的镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法，包括以下步骤：
(1)首先对左、右两镍合金复合板需焊接部位进行加工，形成V型焊接坡口，坡口角度为70°；
(2)对焊丝、坡口及两侧内表面20mm范围内进行清理，去除铁锈、油脂和灰尘；
(3)依次顺序进行埋弧自动焊焊接盖面、基层打底、基层填充、过渡层和复层。
优选的，所述基层焊接低于复层与基层交界线2.5mm；
优选的，所述过渡层焊接高于复层与基层交界线1.5mm；
优选的，步骤(2)中所述焊丝选用的ERNiCr-3实心埋弧焊丝，按重量百分比包括以下组分：C0.02％、Mn3.0％、Si0.10％、Cr20％、Nb2.5％、Fe0.40％，余量为Ni。
另外，焊接工艺还包括：
(1)盖面和基层填充焊接：焊接电流为530A，焊接电压为34V，焊接速度为25cm/min；
(2)基层打底焊接：焊接电流为220A，焊接电压为33V，焊接速度为35cm/min；
(3)过渡层焊接：焊接电流为260A，焊接电压为32V，焊接速度为25cm/min；
(4)复层焊接：焊接电流为270A，焊接电压为32V，焊接速度为25cm/min；
优选的，所述过渡层焊接、所述复层焊接控制层间温度≤100℃。
本发明根据镍合金复合板基层与镍合金复层交界处的焊接特点，合理选配焊材的型号及规格，确定最佳的焊接参数，实现了镍合金复合板过渡层、复层的埋弧自动焊焊接，经核算，采用埋弧自动焊焊接的施焊效率是采用手弧焊条焊的4～5倍，是采用钨极氩弧焊的8～10倍，极大地提高施焊效率，减少了焊工劳动强度、提高焊接质量。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1.一种镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法，基层为低合金钢，复层为N10276或N06600镍基合金，其特征是，包括以下步骤：
(1)首先对左、右两镍合金复合板需焊接部位进行加工，形成V型焊接坡口，坡口角度为55-70°；
(2)对焊丝、坡口及两侧内表面20mm范围内进行清理，去除铁锈、油脂和灰尘；
(3)依次顺序进行埋弧自动焊焊接盖面、基层打底、基层填充、过渡层和复层；所述基层焊接低于复层与基层交界线1.5-2.5mm；述过渡层焊接高于复层与基层交界线0.5-1.5mm。
2.如权利要求1所述一种镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法，其特征是，步骤(2)中所述焊丝选用的ERNiCr-3实心埋弧焊丝，按重量百分比包括以下组分：C0.02％、Mn3.0％、Si0.10％、Cr20％、Nb2.5％、Fe0.40％，余量为Ni。
3.如权利要求1所述一种镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法，其特征是，焊接工艺还包括：
(1)盖面和基层填充焊接：焊接电流为450-530A，焊接电压为28-34V，焊接速度为35-45cm/min；
(2)基层打底焊接：焊接电流为110-220A，焊接电压为22-33V，焊接速度为25-35cm/min；
(3)过渡层焊接：焊接电流为240-260A，焊接电压为28-32V，焊接速度为20-25cm/min；
(4)复层焊接：焊接电流为250-270A，焊接电压为28-32V，焊接速度为20-25cm/min。
4.如权利要求1或3所述一种镍合金复合板的埋弧自动焊焊接方法，其特征是，所述过渡层焊接、所述复层焊接控制层间温度≤100℃。
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