CN104722896A - 一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法，包括以下步骤：将坡口加工成V形，坡口角度为65～75°；焊前清理；确定打底层施焊参数；确定填充层、盖面层施焊参数；当填充、盖面焊为多层、多道焊时，使每一道焊缝形状呈稍凸形；且在对下一层进行焊接前，检查上一道焊缝留有的坡口角度、根部宽度，保证坡口角度≥60°。本发明根据镍基合金N10276的焊接特点，合理选配焊材的型号及规格，确定最佳焊接参数，对焊接热输入量进行了有效控制，防止焊接过程中热裂纹的产生，实现了镍基合金的埋弧自动焊焊接，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

一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其是一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法，尤其是厚度大于10mm的镍基合金。

背景技术

目前，镍基合金N10276焊接对热输入量的控制要求较为严格：热输入量过大，容易导致热裂纹的产生；热输入量过小，镍基合金熔深浅容易产生未融合。同时，镍基合金流动性差，层间容易产生夹渣、未融合，因为镍基合金N10276存在以上问题，为了更好的控制热输入量，保证焊道见质量，传统均选择钨极氩弧焊、手弧焊条焊进行焊接，施焊效率低、劳动强度大，且容易产生质量问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法，解决了镍基合金埋弧焊接容易产生缺陷的难题，实现了镍基合金埋弧自动焊焊接，减少了焊工劳动强度、在保证焊接质量同时极大地提高施焊效率。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法，包括以下步骤：

1)将坡口加工成V形，坡口角度为65～75°，与钢相比，坡口角度大，间隙大，以克服母材液态流动性差、易产生气孔和未融合的缺陷；

2)焊前对焊丝、坡口、坡口两侧的材料以及与接头接触的工具清理，将接头表面氧化物、凡能与Ni形成低熔点共晶的有害元素，如S、P、Pb等，以及生成物，如油污、漆、涂料、标记笔痕迹、墨水、车间灰尘等清理干净，清理时采用不锈钢丝刷；

3)确定打底层施焊参数，采用钨极氩弧焊进行打底层焊接，其中焊丝选用直径为φ2.4mm、型号与镍基合金相匹配的的实心氩弧焊丝，焊接时采用高频引弧控制焊接电流的递增和衰减，钨极直径3.2mm，喷嘴孔径8mm，焊接电流160～200A，氩气流量8～10L/min，施焊速度70～80mm/min，焊缝背面采用液氩保护，保护气体流量为20～25L/min，层间温度≤100℃；

4)当填充层、盖面层是单层、单道焊时，确定填充层、盖面层施焊参数，对填充层、盖面层进行焊接；其中埋弧焊丝直径2.4mm，电流240～300A，电压28～32V，施焊速度20～25cm/min，层间温度≤100℃；不同于镍合金复合板焊接，镍合金复合板焊接过渡层时需要考虑减小热输入量以控制镍合金与碳钢异种钢相焊时的融合比问题，防止焊缝中基层成分占比过高导致裂纹的产生；镍合金焊接时不用考虑融合比的问题，但需要控制热输入量改善熔池结晶形态，防止焊接裂纹的产生，因此镍合金焊接时的热输入量可比镍复合板过渡层焊接时提高10％～15％，镍焊丝的电阻大，单位长度的焊丝电阻热比钢焊丝大，因此和钢焊丝比较，它的伸出长度应减小1/3～1/2；同时为防止过大的电阻热在焊接时烧损导电嘴，宜采用焊丝孔直径比焊丝直径大一点的导电嘴；当填充、盖面焊为多层、多道焊时，控制焊接施焊速度、电压，使每一道焊缝形状呈稍凸形；且在对下一层进行焊接前，检查上一道焊缝留有的坡口角度、根部宽度，保证坡口角度≥60°。

所述镍基合金为镍基合金N10276。

优选的，步骤2)中，清理时采用乙醇清洗。

步骤3)中，焊缝表面呈稍凸形。

优选的，步骤4)中，焊丝孔直径为2.5mm的导电嘴。

优选的，步骤4)中，所述焊丝选用直径为2.4mm的GWN-CM4埋弧焊丝，按重量百分比包括以下组分：C 0.02％、Cr 14.5％～16.5％、Mo 15％～17％、Fe 4％～7％、Co 2.5％，余量为Ni。

步骤3)中高频引弧是非接触引弧方法中的一种，不同于一般的采用钨极接触划擦工件表面接触引弧，高频引弧使钨极末端与被焊表面之间保持一定的小间隙，然后接通高频振荡器脉冲引弧电路，使间隙击穿放电而引燃电弧，避免了钨极在引弧过程中被损伤。高频振荡器脉冲频率一般为200～500Hz/s，电压2500～3500V，电流强度3～7mA。

在本技术方案中，需要选用合适的埋弧焊丝，由于不同于镍复合板的焊接，焊接材料应保证焊缝金属的力学性能高于或等于母材规定的限值，熔敷金属化学成分应与母材相近。N10276母材以及几种镍合金焊丝的化学成分、力学性能请见下表1：

表1N10276母材及镍合金焊丝的化学成分、力学性能表

从表中可以看出，牌号为GWN-C3的埋弧焊丝力学性能不满足要求、化学成分与母材相差较大，牌号为GWN-CM3的埋弧焊丝力学性能虽然满足要求，但化学成分与母材相差较大，尤其以上两种牌号的焊丝中化学成分“Mo”的含量低于母材，影响了焊缝金属在高温下的抗应力腐蚀能力。牌号为GWN-CM4的埋弧焊丝力学性能满足要求且化学成分十分接近母材，因此选用该牌号焊丝作为熔敷金属。

本发明的有益效果是，

1、本发明通过对每道焊缝成形的控制，有效的防止镍基合金埋弧自动焊多层多道焊易产生未融合、夹渣，提高了镍基合金焊接一次合格率；

2、本发明根据镍基合金N10276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，对焊接热输入量进行了有效的控制，防止了焊接过程中热裂纹的产生，实现了镍基合金的埋弧自动焊焊接，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为本发明的坡口形式；

图2为本发明的焊接接头各道填充金属成形要求；

图3为本发明的实施案例1坡口角度；

图4为本发明的实施例1焊道施焊顺序图，其中1-11表示焊道施焊顺序，1为所示位置焊第一道，2为所示位置焊第二道，依次施焊；

图5为本发明的实施案例2坡口角度；

图6为本发明的实施例2焊道施焊顺序图，其中1-5表示焊道施焊顺序，1为所示位置焊第一道，2为所示位置焊第二道，依次施焊。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：一种18mm厚镍基合金N10276的埋弧自动焊焊接方法，如图1-2所示，包括以下步骤：

其中，坡口形式如图3所示，采用V形坡口，坡口角度选用65°，钝边2±1mm，组对间隙3+1mm，焊道施焊顺序如图4所示，焊接的工艺参数如表2所示。

表2本发明实施例1焊接工艺参数

1)将坡口加工成V形，坡口角度为65°，与钢相比，坡口角度大，间隙大，以克服母材液态流动性差、易产生气孔和未融合的缺陷；

2)采用不锈钢钢丝刷将焊丝、坡口表面及坡口两侧50mm范围内进行清理，可根据表面污染程度，必要时选用乙醇清洗；

3)确定打底层施焊参数，采用钨极氩弧焊进行打底层焊接，焊接的工艺参数如表2所示；焊缝表面呈稍凸形；

4)当填充层、盖面层为单层、单道焊时，确定填充层、盖面层施焊参数，对填充层、盖面层进行焊接，所用焊丝为直径为2.4mm的GWN-CM4埋弧焊丝，按重量百分比包括以下组分：C 0.02％、Cr 14.5％～16.5％、Mo 15％～17％、Fe 4％～7％、Co 2.5％，余量为Ni；焊接的工艺参数如表2所示，不同于镍合金复合板焊接，镍合金复合板焊接过渡层时需要考虑减小热输入量以控制镍合金与碳钢异种钢相焊时的融合比问题，防止焊缝中基层成分占比过高导致裂纹的产生。镍合金焊接时不用考虑融合比的问题，但需要控制热输入量改善熔池结晶形态，防止焊接裂纹的产生，因此镍合金焊接时的热输入量可比镍复合板过渡层焊接时提高10％～15％，镍焊丝的电阻大，单位长度的焊丝电阻热比钢焊丝大，因此和钢焊丝比较，它的伸出长度应减小1/3～1/2；同时为防止过大的电阻热在焊接时烧损导电嘴，宜采用焊丝孔直径比焊丝直径大一点的导电嘴，本方案焊丝直径为2.4mm，选用焊丝孔直径为2.5mm的导电嘴；当填充、盖面焊为多层、多道焊时，控制焊接施焊速度、电压，使每一道焊缝形状呈稍凸形；且在对下一层进行焊接前，检查上一道焊缝留有的坡口角度、根部宽度，保证坡口角度≥60°。

实施例2：

一种12mm厚镍基合金N10276的埋弧自动焊焊接方法，如图1-2所示，包括以下步骤：

其中，坡口形式如图5所示，采用V形坡口，坡口角度选用75°，钝边2±1mm，组对间隙3+1mm，焊道施焊顺序如图6所示，焊接的工艺参数如表3所示。

表3本发明实施例2焊接工艺参数

1)将坡口加工成V形，坡口角度为75°；

2)采用不锈钢钢丝刷将焊丝、坡口表面及坡口两侧50mm范围内进行清理，可根据表面污染程度，必要时选用乙醇清洗；

3)确定打底层施焊参数，采用钨极氩弧焊进行打底层焊接，焊接的工艺参数如表3所示；焊缝表面呈稍凸形；

4)填充层、盖面层采用单层单道焊，每一层焊接完毕后均要对层间温度进行测量，严格层间温度不大于100℃，防止裂纹产生的同时最大限度的减小焊接应力变形。控制焊接施焊速度、电压，使每一道焊缝形状呈稍凸形；且在对下一层进行焊接前，检查上一道焊缝留有的坡口角度、根部宽度，保证坡口角度≥60°。

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 (6)

1.一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法，其特征是，包括以下步骤：

1)将坡口加工成V形，坡口角度为65～75°；

2)焊前对焊丝、坡口、坡口两侧的材料以及与接头接触的工具清理；

3)确定打底层施焊参数，采用钨极氩弧焊进行打底层焊接，其中焊丝选用直径为φ2.4mm钨极直径3.2mm，喷嘴孔径8mm，焊接电流160～200A，氩气流量8～10L/min，施焊速度70～80mm/min，焊缝背面采用液氩保护，保护气体流量为20～25L/min，层间温度≤100℃；

4)当填充层、盖面层是单层、单道焊时，确定填充层、盖面层施焊参数，对填充层、盖面层进行焊接；其中埋弧焊丝直径2.4mm，电流240～300A，电压28～32V，施焊速度20～25cm/min，层间温度≤100℃；当填充、盖面焊为多层、多道焊时，使每一道焊缝形状呈稍凸形；且在对下一层进行焊接前，检查上一道焊缝留有的坡口角度、根部宽度，保证坡口角度≥60°。

2.如权利要求1所述的一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法，其特征是，所述镍基合金为镍基合金N10276。

3.如权利要求2所述的一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法，其特征是，步骤2)中，清理时采用乙醇清洗。

4.如权利要求2所述的一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法，其特征是，步骤3)中，焊缝表面呈稍凸形。

5.如权利要求2所述的一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法，其特征是，步骤4)中，焊丝孔直径为2.5mm的导电嘴。

6.如权利要求2所述的一种镍基合金的埋弧自动焊焊接方法，其特征是，步骤4)中，所述焊丝选用直径为2.4mm的GWN-CM4埋弧焊丝，按重量百分比包括以下组分：C 0.02％、Cr 14.5％～16.5％、Mo 15％～17％、Fe 4％～7％、Co 2.5％，余量为Ni。