CN105665898A - 一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，通过改变焊接方法和坡口型式，调整施焊顺序，取得了显著的有益效果：本发明通过优化坡口型式，减少了焊材填充量，提高施焊效率；而采用机械方式进行坡口加工、焊缝清根，又有效避免了热切割或碳弧气刨快速加热和快速冷却引起的母材硬化，提高筒体卷制加工、焊接质量；内口基层焊接结束后立即进行外口清根，能够有效避免中间的焊接停滞、再次加热，确保焊接质量；而基层焊接完毕后立即进行过渡层焊接，探伤合格后进行复层焊接，又能有效避免前期基层焊接完成无损检测合格后再进行的重新预热、过渡层焊接，提高了复层焊接质量。

Description

一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接工艺技术领域，尤其涉及一种基层材质为珠光体耐热钢、厚度大于60mm的不锈钢复合板埋弧自动焊焊接方法。
背景技术
近些年来，随着我国制造业技术的发展，珠光体耐热钢等热强钢的应用也越来越广泛，如炉用零件、热交换器、汽轮机转子、锅炉过热器等。但由于珠光体耐热钢本身所具有的脆硬倾向，在各种熔焊热循环决定的冷却速度下，焊缝金属盒热影响区内可能形成对冷裂敏感的显微组织；而且珠光体耐热钢中大多数含有Cr、Mo、V、Nb等强碳化物形成元素，从而使接头的过热区具有不同程度的再热裂纹敏感性；当有害的残余元素总含量超过容许极限时还会出现回火脆性。
在施焊前，对珠光体耐热钢坡口加工一般采用热切割方式，此时热切割边缘硬度可达到440HV以上，若不进行处理，在后续的筒体卷制、焊接过程中容易产生裂纹；若进行处理，一般仅能通过采用磨光机进行修磨，劳动量巨大。
而为了防止珠光体耐热钢焊接接头出现冷裂纹和再热裂纹，则需要进行焊前预热及焊后热处理，且焊接过程中要求层间温度不得低于预热温度、焊接不允许中断，包括焊缝清根时层间温度不得低于预热温度。传统厚板珠光体采用“X”型坡口，焊接内口时需要在焊缝外口进行加热，内口焊接完成后需要将加热工装调整到筒体内壁，对外口进行气刨清根，清根后在高温下(一般不低于150℃)对焊缝及坡口两侧进行修磨清理，将气刨热影响区清除干净。如此操作使得员工持续工作时间长、劳动量大，而且工作环境恶劣，对焊接质量产生不利影响。
此外，珠光体耐热钢复合板中复层的焊接，其中过渡层焊接属于异种钢相焊，焊缝成分复杂，对层间温度、焊接热输入控制要求严格。传统采用焊条电弧焊进行焊接，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，焊条电弧焊这种方法的效率低下、人为因素干扰严重的缺点就越明显。
近年来，埋弧自动焊因其具有焊接生产率高，焊接质量稳定，劳动条件好等优点，成为压力容器、管段制造、箱型梁柱等重要钢结构制作中的重要焊接方法之一。然而，埋弧自动焊因其焊接速度快，焊缝冷却速度也快，理论上不适用于珠光体耐热钢，特别是尺寸较厚的珠光体耐热钢，因为耐热钢冷却过快会造成焊缝强度下降，容易出现裂纹。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊方法，该方法能够减少焊材填充量，缩短焊接操作整体时间，降低焊工劳动强度，提高焊缝质量及施焊效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，包括以下步骤：
1.一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用机械加工方法对坡口内口进行加工，形成U型坡口，坡口单边角度8°；
(2)清理坡口及坡口两侧油污、铁锈等杂质，然后对坡口及坡口两侧加热预热；
(3)依次进行埋弧自动焊焊接焊缝内口基层打底、基层填充；
(4)当焊缝内口焊层厚度超过20mm后，采用机械方法对外口进行清根，外口清根与内口基层焊接同步进行，外口加工成U型坡口，坡口单边角度8°；
(5)焊缝内口基层焊接完成后，立即对焊缝外口进行焊接，依次顺序进行埋弧自动焊焊接焊缝外口基层打底、基层填充和盖面；
(6)依次对内口过渡层及复层进行焊接。
进一步的，所述步骤(1)中坡口深度和步骤(3)中清根深度均为母材基层厚度的1/2+10mm，内部坡口和外部坡口根部R8均圆滑过渡。
进一步的，所述步骤(2)中坡口两侧清理区域为坡口两侧150mm的范围，坡口两侧加热预热区域为3倍母材厚度且不小于200mm的范围。
进一步的，所述步骤(3)内口基层焊接低于复层与基层交界线1.5～2.5mm。
进一步的，所述步骤(3)和(5)焊接过程中保持层间温度均不低于预热温度。
进一步的，所述步骤(5)盖面后焊缝余高小于等于1mm，且焊缝与母材圆滑过渡。
进一步的，所述步骤(6)中内口过渡层焊接后立即进行消氢热处理，二十四小时后进行射线检测和渗透检测，探伤合格后再进行复层焊接；
进一步的，所述步骤(6)中复层焊接完成后进行渗透检测和效应热处理。
进一步的，所述步骤(6)中过渡层焊接高于复层与基层交界线0.5～1.5mm。
进一步的，所述步骤(6)过渡层和复层焊接过程中层间温度均不得高于80℃。
进一步的，上述焊接方法中焊接工艺还包括：
(1)基层打底焊接：焊接电流为450-530A，焊接电压为28-33V，焊接速度为35-45cm/min；
(2)盖面和基层填充焊接：焊接电流为500-600A，焊接电压为28-34V，焊接速度为35-45cm/min；
(3)过渡层焊接：焊接电流为400-450A，焊接电压为28-32V，焊接速度为35-45cm/min；
(4)复层焊接：焊接电流为450-530A，焊接电压为28-32V，焊接速度为20-25cm/min。
本发明的有益效果为：
1、将传统“X”型坡口优化为双U型坡口，焊材填充量减少了约10％，减小了焊接量、提高施焊效率约10％。
2、由于坡口较小，减少了焊接应力，有效提高了焊接接头抗裂性能。
3、采用机械方式进行坡口加工、焊缝清根，避免了热切割或碳弧气刨快速加热和快速冷却引起的母材硬化，提高筒体卷制加工、焊接质量。
4、内口基层焊接与外口清根同步进行，避免了中间的焊接停滞再次加热产生的冷裂纹和再热裂纹，确保焊接质量。
5、基层焊接完毕后立即进行过渡层焊接，探伤合格后进行复层焊接，避免了前期基层焊接完成无损检测合格后再进行重新预热、过渡层焊接，提高了复层焊接质量。
总之，本发明通过改变坡口型式，调整施焊顺序，同时优化焊接工艺及参数，有效克服了珠光体耐热钢在施焊过程中冷却过快这一难题，实现了埋弧自动焊对珠光体耐热钢复合板的焊接，进而有效缩短了焊接操作整体时间，降低了焊工劳动强度，同时提高了焊缝焊接质量及施焊效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为实施例1和实施例2坡口加工形式；
图2为实施例1和实施例2埋弧自动焊方法中双U型坡口的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种材质为15CrMoR+S30408、规格为Φ2800×(80+4)珠光体耐热钢复合不锈钢板自动焊焊接方法如下：
1、采用双U型坡口形式，先采用机械加工方法对内口坡口进行加工，坡口单边角度8°，坡口深度为50mm，根部R8圆滑过渡，加工形式如图1所示。
2、将焊缝坡口及坡口两侧150mm范围内油污、铁锈等杂质清理干净；清理干净后对焊缝坡口及坡口两侧200mm范围进行预热，预热温度为150～200℃。
3、内口基层焊接，依次进行基层打底(1)和基层填充(2)，焊接参数请见表1，接头形式见图2。
进一步的，所述基层焊接低于复层与基层交界线1.5mm。
4、当焊缝内口焊层厚度超过20mm后，采用机械方法对外口进行清根，外口清根与内口焊接同步进行，外口坡口形式为U形坡口，坡口单边角度8°，根部R8圆滑过渡，保持焊层间温度不低于预热温度，清根深度为50mm。
5、焊缝内口基层焊接完成后，立即对焊缝外口进行焊接，依次顺序进行埋弧自动焊焊接焊缝外口基层打底(3)、基层填充(4)和盖面(5)，焊接参数详见表1，焊接过程中保持层间温度不低于预热温度；
进一步的，所述盖面后焊缝余高小于等于1mm，且焊缝与母材圆滑过渡。
6、基层焊接完毕后，对内口过渡层(6)进行焊接，焊接参数详见表1，焊接过程中层间温度不得高于80℃；
进一步的，所述过渡层焊接高于复层与基层交界线0.5mm。
7、过渡层焊接完毕后立即进行消氢热处理，二十四小时后进行射线检测，符合JB/T4730.2-2005Ⅱ级合格，进行渗透检测，符合JB/T4730.5-2005Ⅰ级合格。
8、探伤合格后进行复层焊接，焊接参数详见表1，焊接过程中层间温度不得高于80℃。焊接完毕后进行渗透检测，符合JB/T4730.5-2005Ⅰ级合格。
9、对焊缝进行消应热处理。
表1
实施例2
一种材质为12Cr2Mo1+S30403、规格为Φ2000×(60+5)珠光体耐热钢复合不锈钢板焊接：
1、采用双U型坡口形式，先采用机械加工方法对内口坡口进行加工，坡口单边角度8°，坡口深度为40mm，根部R8圆滑过渡，加工形式如图1所示。
2、将焊缝坡口及坡口两侧150mm范围内油污、铁锈等杂质清理干净；清理干净后对焊缝坡口及坡口两侧200mm范围进行预热，预热温度为200～250℃。
3、内口基层焊接，依次进行基层打底(1)和基层填充(2)，焊接参数请见表2，接头形式请见图2；
进一步的，所述基层焊接低于复层与基层交界线2.5mm。
4、当焊缝内口焊层厚度超过20mm后，采用机械方法对外口进行清根，外口清根与内口焊接同步进行，坡口形式为U形坡口，坡口单边角度8°，根部R8圆滑过渡，保持焊层间温度不低于预热温度，清根深度为40mm。
5、焊缝内口基层焊接完成后，立即对焊缝外口进行焊接，依次顺序进行埋弧自动焊焊接焊缝外口基层打底(3)、基层填充(4)、盖面(5)，焊接参数详见表2，焊接过程中保持层间温度不低于预热温度。
进一步的，所述盖面后焊缝余高小于等于1mm，且焊缝与母材圆滑过渡。
6、基层焊接完毕后，对过渡层(6)进行焊接，焊接参数详见表2，焊接过程中层间温度不得高于80℃。
进一步的，所述过渡层焊接高于复层与基层交界线1.5mm。
7、过渡层(6)焊接完毕后立即进行消氢热处理，二十四小时后进行射线检测，符合JB/T4730.2-2005Ⅱ级合格，进行渗透检测，符合JB/T4730.5-2005Ⅰ级合格。
8、探伤合格后进行复层(7)焊接，焊接参数详见表2，焊接过程中层间温度不得高于80℃。焊接完毕后进行渗透检测，符合JB/T4730.5-2005Ⅰ级合格。
9、对焊缝进行消应热处理。
表2
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 (10)

1.一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用机械加工方法对坡口内口进行加工，形成U型坡口，坡口单边角度8°；
(2)清理坡口及坡口两侧油污、铁锈等杂质，然后对坡口及坡口两侧加热预热；
(3)依次进行埋弧自动焊焊接焊缝内口基层打底、基层填充；
(4)当焊缝内口焊层厚度超过20mm后，采用机械方法对外口进行清根，外口清根与内口基层焊接同步进行，外口加工成U型坡口，坡口单边角度8°；
(5)焊缝内口基层焊接完成后，立即对焊缝外口进行焊接，依次顺序进行埋弧自动焊焊接焊缝外口基层打底、基层填充和盖面；
(6)依次对内口过渡层及复层进行焊接。
2.如权利要求1所述的一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，所述步骤(1)中坡口深度和步骤(3)中清根深度均为母材基层厚度的1/2+10mm，内部坡口和外部坡口根部R8均圆滑过渡。
3.如权利要求1所述的一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，所述步骤(2)中坡口两侧清理区域为坡口两侧150mm的范围，坡口两侧加热预热区域为3倍母材厚度且不小于200mm的范围。
4.如权利要求1所述的一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，所述步骤(3)内口基层焊接低于复层与基层交界线1.5～2.5mm。
5.如权利要求1所述的一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，所述步骤(3)和(5)焊接过程中保持层间温度均不低于预热温度。
6.如权利要求1所述的一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，所述步骤(5)盖面后焊缝余高小于等于1mm，且焊缝与母材圆滑过渡。
7.如权利要求1所述的一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，所述步骤(6)中内口过渡层焊接后立即进行消氢热处理，二十四小时后进行射线检测和渗透检测，探伤合格后再进行复层焊接；复层焊接完成后进行渗透检测和效应热处理。
8.如权利要求1所述的一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，所述步骤(6)中过渡层焊接高于复层与基层交界线0.5～1.5mm。
9.如权利要求1所述的一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，所述步骤(6)过渡层和复层焊接过程中层间温度均不得高于80℃。
10.如权利要求1所述的一种珠光体耐热钢复合板埋弧自动焊焊接方法，其特征在于，焊接工艺还包括：
(1)基层打底焊接：焊接电流为450-530A，焊接电压为28-33V，焊接速度为35-45cm/min；
(2)盖面和基层填充焊接：焊接电流为500-600A，焊接电压为28-34V，焊接速度为35-45cm/min；
(3)过渡层焊接：焊接电流为400-450A，焊接电压为28-32V，焊接速度为35-45cm/min；
(4)复层焊接：焊接电流为450-530A，焊接电压为28-32V，焊接速度为20-25cm/min。
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