CN105127566B - 大厚度碳钢‑不锈钢复合板的全焊透焊接方法 - Google Patents

大厚度碳钢‑不锈钢复合板的全焊透焊接方法 Download PDF

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Abstract

大厚度碳钢‑不锈钢复合板的全焊透焊接方法，属于焊接技术领域，解决了现有技术这种大厚度板焊接出现过渡层裂纹，基层难以清根，焊接接头未熔合，不牢固等质量问题。该焊接方法包括以下过程：（1）打磨去除待焊复合板的复层的表面氧化物；(2)对接端坡口加工，坡口形式为带垫板的封底焊缝；(3)待焊的两块不锈钢复合板和垫板进行对接，并点焊固定；（4）基层的对接，采用埋弧焊由内至外进行多道焊接；（5）过渡层和复层焊接，采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊焊接，焊接两层。（6）表层焊接，用和不锈钢复层相对应的焊条采用焊条电弧焊进行焊接。本发明可以焊接复合板厚度为60‑250mm的大厚度碳钢‑不锈钢复合钢板，并且焊接接头质量优异。

Description

大厚度碳钢-不锈钢复合板的全焊透焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其是一种用于压力容器设备制造的大厚度复合钢板的焊接方法。
背景技术
压力容器用不锈钢复合板主要以碳钢为基层、不锈钢为复层,采用爆炸焊等方法制成的复合钢板，复层厚度一般在3mm以上，它兼具了低碳钢良好的机械强度、加工性能和不锈钢的耐腐蚀性，主要用于对腐蚀性要求较高的储罐、塔器等设备。
不锈钢复合板焊接主要分为基层、复层与过渡层的焊接，过渡层的焊接属于异种钢焊接，是复合板焊接的关键步骤，焊接时如果过渡层部位坡口形式，焊材选用不合适都将导致过渡层出现裂纹；另外现有的复合板全焊透焊接方法主要针对较薄厚度的复合板，同样的坡口形式和焊接方法焊接60-250mm大厚度复合板时难以清根，容易产生裂纹，未焊透，焊接接头不牢固等缺陷，降低接头质量。
发明内容
发明目的是解决现有技术中大厚度碳钢-不锈钢复合板焊接过程中过渡层出现裂纹，基层难以清根，焊接接头未熔合，不牢固等质量问题。
本发明提供一种大厚度的碳钢-不锈钢复合板的全焊透焊接方法，技术方案如下：
1）打磨去除待焊复合板的复层的表面氧化物；
2）对接端坡口加工，坡口形式为带垫板的封底焊缝，底部坡口宽度10-20mm，顶部坡口宽度30-50mm，加工坡口时需加工掉复层向下1-2mm，宽度为焊缝坡口边缘到两边5-10mm左右；
3）待焊的两块不锈钢复合板和垫板进行对接，并点焊固定；
4）基层的对接，焊前对待焊件进行预热，预热温度≥120℃，采用埋弧焊由内至外进行多道焊接，焊接过程中道间温度控制在120-250℃之间，基层焊接完成后对垫板部位进行清根，采用焊条电弧焊或埋弧焊进行焊接，焊接完成后对焊件进行后热，后热温度和时间为250-300℃×2h；埋弧焊焊接选用焊丝直径为4.0mm，电流强度为450～550A，电压强度为28～34V，电源直流反接，焊接速度≥20m/h；焊条电弧焊当焊条直径为4.0mm时，焊接电流强度为140～180A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥130mm/min；焊条电弧焊当焊条直径为5.0mm时，焊接电流强度为180～230A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥150mm/min；
5）过渡层和复层焊接，采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊；复层焊接采用小热输入量进行焊接；过渡层的焊接，过渡层分为两层采用焊条电弧焊进行焊接，焊前预热温度≥120℃，焊接过程中道间温度控制在120-250℃之间；焊材选用碳钢-不锈钢之间异种钢焊材，焊条电弧焊当焊条直径为4.0mm时，焊接电流强度为140～170A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥150mm/min；焊条电弧焊当焊条直径为5.0时，焊接电流强度为170～210A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥170mm/min；焊接完成后对焊件进行后热，后热温度和时间为250-300℃×2h；
6）表层焊接，用和不锈钢复层相对应的焊条采用焊条电弧焊进行焊接，焊接过程中控制道间温度≤100℃，焊条电弧焊当焊条直径为4.0mm时，焊接电流强度为140～170A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥150mm/min；焊条电弧焊当焊条直径为5.0mm时，焊接电流强度为170～210A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥170mm/min。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1）基层焊道全部采用埋弧焊提高了工作效率；
2）过渡层坡口的设计和采用的焊接工艺可以防止焊缝产生裂纹；
3）大厚度复合板采用带垫板封底焊缝容易清根，防止未焊透、夹渣等缺陷的产生。
4）适用复合板的厚度为60-250mm。
附图说明
图1为大厚度复合钢板焊接坡口结构和工艺示意图。
具体实施方式
下面，结合附图详细说明本发明专利的具体实施案例。
本发明中以SA516Gr70为基层，厚度为140mm，以不锈钢304为复合层，厚度为4mm。对该不锈钢复合板的焊接采用以下焊接措施。
1）打磨去除SA516Gr70-304待焊复合板的复层的表面氧化物；
2）对打磨完成的复合板的对接端用等离子气割或切割的机械加工方法进行坡口加工，坡口形式为带垫板的封底焊缝，底部坡口宽度20mm，顶部坡口宽度40mm，加工坡口时需加工掉复层向下1-2mm，宽度为焊缝坡口边缘到两边5-10mm，如图1所示；
3）将所述待焊的两不锈钢复合板和垫板进行对接，并进行点焊固定；焊缝左右不锈钢各200mm范围内涂白垩粉或铺牛皮纸进行保护；
4）基层的对接：焊前对待焊件进行预热，预热温度≥120℃，采用埋弧焊由内至外对SA516Gr70进行多道焊接，焊接过程中道间温度控制在120-250℃之间，基层焊接完成后对垫板部位进行清根，采用埋弧焊进行焊接，焊接完成后对焊件进行后热，后热温度和时间为250-300℃×2h；埋弧焊焊接选用焊丝为H10MnSi规格为Ф4.0mm，焊剂为HJ431，电流强度为450～550A，电压强度为28～34V，电源直流反接，焊接速度≥20m/h。焊接过程中表面不得出现气孔、裂纹、咬边等缺陷；
5）过渡层的焊接，过渡层分为两层采用焊条电弧焊进行焊接，焊前预热温度≥120℃，焊接过程中道间温度控制在120-250℃之间；焊材选用E309L，规格为Ф4.0和Ф5.0焊条，当焊条直径为4.0mm时，焊接电流强度为140～170A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥150mm/min；当焊条直径为5.0mm时，焊接电流强度为170～210A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥170mm/min；焊接完成后对焊件进行后热，后热温度和时间为250-300℃×2h；
6）表层焊接，用E308焊条采用焊条电弧焊进行焊接，焊接过程中控制道间温度≤100℃，焊条规格为Ф4.0和Ф5.0，当焊条直径为4.0mm时，焊接电流强度为140～170A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥150mm/min；当焊条直径为5.0mm时，焊接电流强度为170～210A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥170mm/min；焊接过程中严格控制焊道温度，焊缝表面出现气孔、裂纹、咬边等缺陷时，采用不锈钢砂轮去除，防止不锈钢被污染。

Claims (1)

1.一种大厚度碳钢-不锈钢复合板的全焊透焊接方法，其特征是，工艺流程如下：
（1）打磨去除待焊复合板的复层的表面氧化物；
（2）对接端坡口加工，坡口形式为带垫板的封底焊缝，底部坡口宽度10-20mm，顶部坡口宽度30-50mm，加工坡口时需加工掉复层向下1-2mm，宽度为焊缝坡口边缘到两边5-10mm；
（3）待焊的两块不锈钢复合板和垫板进行对接，并点焊固定；
（4）基层的对接：焊前对待焊件进行预热，预热温度≥120℃，采用埋弧焊由内至外进行多道焊接，焊接过程中道间温度控制在120-250℃之间，基层焊接完成后对垫板部位进行清根，采用焊条电弧焊或埋弧焊进行焊接，焊接完成后对焊件进行后热，后热温度和时间为250-300℃×2h；埋弧焊焊接选用焊丝直径为4.0mm，电流强度为450～550A，电压强度为28～34V，电源直流反接，焊接速度≥20m/h；焊条电弧焊当焊条直径为4.0mm时，焊接电流强度为140～180A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥130mm/min；焊条电弧焊当焊条直径为5.0mm时，焊接电流强度为180～230A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥150mm/min；
（5）过渡层和复层焊接，采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊；复层焊接采用小热输入量进行焊接；过渡层的焊接，过渡层分为两层采用焊条电弧焊进行焊接，焊前预热温度≥120℃，焊接过程中道间温度控制在120-250℃之间；焊材选用碳钢-不锈钢之间异种钢焊材，焊条电弧焊当焊条直径为4.0mm时，焊接电流强度为140～170A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥150mm/min；焊条电弧焊当焊条直径为5.0时，焊接电流强度为170～210A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥170mm/min；焊接完成后对焊件进行后热，后热温度和时间为250-300℃×2h；
（6）表层焊接，用和不锈钢复层相对应的焊条采用焊条电弧焊进行焊接，焊接过程中控制道间温度≤100℃，焊条电弧焊当焊条直径为4.0mm时，焊接电流强度为140～170A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥150mm/min；焊条电弧焊当焊条直径为5.0mm时，焊接电流强度为170～210A，电压强度为22～26V，电源直流反接，焊接速度为≥170mm/min。
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