CN106270969A - 不锈钢复合钢板对接的焊接方法 - Google Patents

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刘奎
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    • B23K9/235—Preliminary treatment

Abstract

本发明公开了一种不锈钢复合钢板对接的焊接方法，该焊接方法依次包括如下步骤：步骤S1、铣边机通过铣削加工将两块待焊不锈钢复合钢板的对接处加工成坡口部，并清洗该坡口部及位于该坡口部两侧的待清理区域的油污和氧化物；步骤S2、对过渡口进行定位打底层的焊接，焊1道；步骤S3、用单丝埋弧焊的方式焊接下坡口基层；步骤S4、焊接上坡口基层；步骤S5、焊接下坡口复合层；步骤S6、焊接上坡口复合层；步骤S7、将待焊不锈钢复合钢板进行固溶处理，温度加热至1040℃-1090℃，最后进行风冷处理。本发明能够避免两块不锈钢复合钢板对接时出现热裂缝，以及提高焊缝耐蚀性，提高了焊接效率以及焊接质量。

Description

不锈钢复合钢板对接的焊接方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢复合钢板对接的焊接方法。
背景技术
不锈钢复合钢板是由不锈钢和低碳钢两种焊接材料复合而成。这两种材料的热物理性能、化学成分和组织上存在较大差异，焊接时复合层的Cr、Ni元素会有部分被烧损，使焊缝中的Cr、Ni含量降低，影响复合层的耐蚀性，而基层焊缝对复合层焊缝的稀释作用，将降低复合层焊缝中的铬镍含量，增加复合层焊缝的含碳量，易导致复合层焊缝中产生马氏体组织，从而降低焊接接头的塑性和韧性，并影响复合层焊缝的耐蚀性。而且由于不锈钢的热导率小，线膨胀系数大，焊接时容易产生热裂纹。
022Cr19Ni10是奥氏体不锈钢常用的钢种，它与价格低廉的Q345B钢复合成的三层复合钢板具有较高的强度，内外表面具有不锈钢的耐蚀耐热性，应用将越来越广泛，复合层022Cr19Ni10和基层Q345B的化学成分分别如表1和2所示。
表1
化学成分 质量分数
C 0.03％(最大值)
S 0.75％(最大值)
Mn 2.00％(最大值)
P 0.04％(最大值)
S 0.03％(最大值)
Ni 8％-12％
Cr 18％-20％
表2
化学成分 质量分数(最大值)
C 0.20％
S 0.50％
Mn 1.7％
P 0.035％
S 0.035％
Nb 0.07％
V 0.15％
Ti 0.20％
Cr 0.30％
Ni 0.50％
Cu 0.30％
N 0.012％
Mo 0.10％
由此可知，两块不锈钢复合钢板对接时易出现热裂缝及较低的焊缝耐蚀性。而现有的不锈钢复合钢板对接采用人工焊的焊接方法，该焊接方法焊接工作量大，焊接效率低，焊接质量较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统的不锈钢复合钢板对接的焊接方法焊接工作量大、焊接效率低和焊接质量较差的缺陷，提供一种不锈钢复合钢板对接的焊接方法，该焊接方法能够避免两块不锈钢复合钢板对接时出现热裂缝，以及提高焊缝耐蚀性，焊接效率高，焊接质量好。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种不锈钢复合钢板对接的焊接方法，其特点在于，该焊接方法依次包括如下步骤：
步骤S1、铣边机通过铣削加工将两块待焊不锈钢复合钢板的对接处加工成坡口部，并清洗该坡口部及位于该坡口部两侧的待清理区域的油污和氧化物，其中，该坡口部为轴对称结构且具有一对称轴，该坡口部沿该待焊不锈钢复合钢板的厚度方向从上至下依次包括上坡口、过渡口和下坡口，该上坡口的斜面与该对称轴之间的夹角为45°-55°，该下坡口的斜面与该对称轴之间的夹角为50°-60°，该待清理区域的长度均为20mm-40mm；
步骤S2、采用充入保护气的气体保护焊方式对待焊不锈钢复合钢板的过渡口进行定位打底层的焊接，焊1道；
步骤S3、用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板下坡口基层；
步骤S4、用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板上坡口基层；
步骤S5、用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板下坡口复合层；
步骤S6、用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板上坡口复合层；
步骤S7、将待焊不锈钢复合钢板进行固溶处理，温度加热至1040℃-1090℃，最后进行风冷处理。
在本方案中，将两块待焊不锈钢复合钢板的对接处加工成坡口部，并清洗该坡口部及位于该坡口部两侧的待清理区域的油污和氧化物，能够避免杂质进入焊缝造成耐蚀性降低，避免了两块不锈钢复合钢板对接时出现热裂缝。同时，在过渡口进行定位打底层的焊接，实现了两块待焊不锈钢复合钢板对接的装配及定位，提高了装配精度，避免了焊接待焊不锈钢复合钢板下坡口基层时烧穿。另外，单丝埋弧焊要求的焊接速度较慢，质量比较容易保证。
其中，单丝埋弧焊是指使用一根焊丝完成焊缝的埋弧焊。单丝埋弧焊在待焊不锈钢复合钢板焊接时由于焊接熔池体积小、质量小、存在时间短、结晶冷却速度快，在一定的焊接规范下，焊速受到限制，一般为300-600mm/min,过快的焊速极易导致熔池冷却结晶速度快而产生焊接缺陷，过慢的速度又导致热输入过大、热影响区增宽而使接头性能下降、生产效率低。
较佳地，在步骤S1中，该上坡口的斜面与该对称轴之间的夹角为50°，该下坡口的斜面与该对称轴之间的夹角为55°，该过渡口的高度为3mm，该待清理区域的长度均为25mm，且待焊不锈钢复合钢板的厚度为18mm-28mm，待焊不锈钢复合钢板的两层复合层的厚度均为2mm-3mm，该下坡口在竖直方向上的高度为8mm。
在本方案中，采用上述方法，避免了基层的焊缝金属释稀复合层的复合金属降低复合金属的特性，同时保证了基层焊接参数，从而提高了焊接质量，避免了两块不锈钢复合钢板对接时出现热裂缝，以及提高焊缝耐蚀性。
较佳地，在步骤S2中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H10Mn2，且该焊丝的直径为3.2mm，保护气为氩气与二氧化碳的混合气体，氩气占混合气体的体积百分比为80％，该保护气的流量为45L/min-65L/min，该直流焊机的电弧电流为600A-650A，该直流焊机的电弧电压为22V-24V,该直流焊机的焊接速度为260cm/min，焊1道。
较佳地，在步骤S3中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H10Mn2，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ101，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为500A-560A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为50cm/min-55cm/min，焊1道。
在本方案中，SJ-101是一种氟碱型绕结焊剂，碱度1.6-1.8，松装比为1.2-1.25克/cm3。采用该焊剂试焊时，焊缝基本不增加Si和Mn，属冶金中性，该焊剂具有优良的焊接工艺性能，电弧燃烧稳定，脱渣容易，具有较高的低温冲击韧性。
较佳地，在步骤S4中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H10Mn2，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ101，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为550A-600A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为55cm/min-60cm/min，焊1道。
较佳地，在步骤S5中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H00Cr21Ni10，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ601，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为420A-480A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为55cm/min-60cm/min，焊接时在焊后焊缝区进行风冷处理，焊1-3道。
在本方案中，SJ601是一种焊接不锈钢和耐热钢的专用烧结焊剂，碱度值为1.8。焊缝金属纯净，有害元素含量低，焊接工艺性能优良，坡口内脱渣容易，焊接不锈钢时，几乎不增碳。该焊剂含有Cr成分，可以补偿Cr的烧损，具有烧铬少的特征。
较佳地，在步骤S6中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H00Cr21Ni10，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ601，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为420A-480A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为55cm/min-60cm/min，焊接时在焊后焊缝区进行风冷处理，焊1-3道。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明能够避免两块不锈钢复合钢板对接时出现热裂缝，以及提高焊缝耐蚀性，同时提高了焊接效率以及焊接质量，适用于批量生产。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的焊接方法中坡口部部分的结构示意图。
图2为本发明较佳实施例的焊接方法中待焊接部分的结构示意图。
附图标记说明：
复合层：1 基层：2 上坡口：3
过渡口：4 下坡口：5 对称轴：6
上坡口斜面：7 下坡口斜面：8 待清理区域：9
定位打底层：10 下坡口基层：11 上坡口基层：12
下坡口复合层：13 上坡口复合层：14
上坡口斜面与对称轴之间的夹角：α
下坡口斜面与对称轴之间的夹角：β
待焊不锈钢复合钢板的厚度：t
复合层的厚度：t1
下坡口在竖直方向上的高度：t2
过渡口的高度：t3
具体实施方式
下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1-2所示，本发明不锈钢复合钢板对接的焊接方法依次包括如下步骤。
步骤100，铣边机通过铣削加工将两块待焊不锈钢复合钢板的对接处加工成坡口部，并清洗该坡口部及位于该坡口部两侧的待清理区域9的油污和氧化物。其中，该坡口部为轴对称结构且具有一对称轴6，坡口部沿待焊不锈钢复合钢板的厚度方向从上至下依次包括上坡口3、过渡口4和下坡口5。上坡口3和下坡口5分别包括两个上坡口斜面7和两个下坡口斜面8，上坡口斜面与对称轴之间的夹角α为45°-55°，下坡口斜面与对称轴之间的夹角β为50°-60°，该待清理区域9的长度均为20mm-40mm。当然，在本实施例中，待焊不锈钢复合钢板包括两层复合层1和位于两层复合层1之间的基层2。复合层1的材质为022Cr19Ni10，基层2的材质为Q345B。
在本实施例中，将两块待焊不锈钢复合钢板的对接处加工成坡口部，并清洗该坡口部及位于该坡口部两侧的待清理区域的油污和氧化物，能够避免杂质进入焊缝造成耐蚀性降低，避免了两块不锈钢复合钢板对接时出现热裂缝。
优选的，该上坡口斜面与对称轴之间的夹角α为50°，下坡口斜面与对称轴之间的夹角β为55°，过渡口的高度t3为3mm。待清理区域的长度均为25mm，且待焊不锈钢复合钢板的厚度t为18mm-28mm，待焊不锈钢复合钢板的两层复合层的厚度t1均为2mm-3mm，下坡口在竖直方向上的高度t2为8mm。这样避免了基层的焊缝金属释稀复合层的复合金属降低复合金属的特性，同时保证了基层焊接参数，从而提高了焊接质量，避免了两块不锈钢复合钢板对接时出现热裂缝，以及提高焊缝耐蚀性。
当然，在实际的应用过程中，待焊不锈钢复合钢板的焊接尺寸及坡口部的加工方式可以随着实际工况而做适当调整。
步骤101，采用充入保护气的气体保护焊方式对待焊不锈钢复合钢板的过渡口进行定位打底层10的焊接，焊1道。其中，在过渡口进行定位打底层10的焊接，实现了两块待焊不锈钢复合钢板对接的装配及定位，提高了装配精度，避免了焊接待焊不锈钢复合钢板下坡口基层时烧穿。
在该步骤中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H10Mn2，且该焊丝的直径为3.2mm，保护气为氩气与二氧化碳的混合气体，氩气占混合气体的体积百分比为80％，该保护气的流量为45L/min-65L/min，该直流焊机的电弧电流为600A-650A，该直流焊机的电弧电压为22V-24V,该直流焊机的焊接速度为260cm/min，焊1道。在本实施例中，该步骤的焊丝的型号为GB/T 12470H10Mn2。
步骤102，用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板下坡口基层11，焊1道。其中，在该步骤中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，焊丝的材质为H10Mn2，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ101，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为500A-560A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为50cm/min-55cm/min，焊1道。当然，在实际的使用过程中，焊层数将随待焊不锈钢复合钢板的厚度不同而变化。在本实施例中，该步骤的焊丝的型号为GB/T 12470H10Mn2。
步骤103，用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板上坡口基层12，焊1道。其中，在该步骤中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H10Mn2，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ101，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为550A-600A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为55cm/min-60cm/min，焊1道。当然，在实际的使用过程中，焊层数将随待焊不锈钢复合钢板的厚度不同而变化。在本实施例中，该步骤的焊丝的型号为GB/T 12470H10Mn2。
步骤104，用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板下坡口复合层13，焊1道。其中，在该步骤中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H00Cr21Ni10，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ601，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为420A-480A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为55cm/min-60cm/min，焊接时在焊后焊缝区进行风冷处理，焊1-3道。当然，在实际的使用过程中，焊层数将随待焊不锈钢复合钢板的厚度不同而变化。在本实施例中，该步骤的焊丝的型号为GB/T 17854H00Cr21Ni10。
步骤105，用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板上坡口复合层14，焊1-3道。其中，在该步骤中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，焊丝的材质为H00Cr21Ni10，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ601，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为420A-480A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为55cm/min-60cm/min，焊接时在焊后焊缝区进行风冷处理，焊1-3道。当然，在实际的使用过程中，焊层数将随待焊不锈钢复合钢板的厚度不同而变化。在本实施例中，该步骤的焊丝的型号为GB/T 17854H00Cr21Ni10。
步骤106，将待焊不锈钢复合钢板进行固溶处理，温度加热至1040℃-1090℃，最后将该待焊不锈钢复合钢板整体进行风冷处理。
综上所述，本发明能够避免两块不锈钢复合钢板对接时出现热裂缝，以及提高焊缝耐蚀性，同时提高了焊接效率以及焊接质量，适用于批量生产。
当然，本发明的技术方案可以不仅使用在三层复合钢板的埋弧焊焊接上，同样可以适用于其它不锈钢复合板的焊接。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种不锈钢复合钢板对接的焊接方法，其特征在于，该焊接方法依次包括如下步骤：
步骤S1、铣边机通过铣削加工将两块待焊不锈钢复合钢板的对接处加工成坡口部，并清洗该坡口部及位于该坡口部两侧的待清理区域的油污和氧化物，其中，该坡口部为轴对称结构且具有一对称轴，该坡口部沿该待焊不锈钢复合钢板的厚度方向从上至下依次包括上坡口、过渡口和下坡口，该上坡口的斜面与该对称轴之间的夹角为45°-55°，该下坡口的斜面与该对称轴之间的夹角为50°-60°，该待清理区域的长度均为20mm-40mm；
步骤S2、采用充入保护气的气体保护焊方式对待焊不锈钢复合钢板的过渡口进行定位打底层的焊接，焊1道；
步骤S3、用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板下坡口基层；
步骤S4、用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板上坡口基层；
步骤S5、用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板下坡口复合层；
步骤S6、用单丝埋弧焊的方式焊接待焊不锈钢复合钢板上坡口复合层；
步骤S7、将待焊不锈钢复合钢板进行固溶处理，温度加热至1040℃-1090℃，最后进行风冷处理。
2.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，在步骤S1中，该上坡口的斜面与该对称轴之间的夹角为50°，该下坡口的斜面与该对称轴之间的夹角为55°，该过渡口的高度为3mm，该待清理区域的长度均为25mm，且待焊不锈钢复合钢板的厚度为18mm-28mm，待焊不锈钢复合钢板的两层复合层的厚度均为2mm-3mm，该下坡口在竖直方向上的高度为8mm。
3.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，在步骤S2中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H10Mn2，且该焊丝的直径为3.2mm，保护气为氩气与二氧化碳的混合气体，氩气占混合气体的体积百分比为80％，该保护气的流量为45L/min-65L/min，该直流焊机的电弧电流为600A-650A，该直流焊机的电弧电压为22V-24V,该直流焊机的焊接速度为260cm/min，焊1道。
4.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，在步骤S3中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H10Mn2，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ101，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为500A-560A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为50cm/min-55cm/min，焊1道。
5.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，在步骤S4中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H10Mn2，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ101，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为550A-600A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为55cm/min-60cm/min，焊1道。
6.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，在步骤S5中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H00Cr21Ni10，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ601，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为420A-480A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为55cm/min-60cm/min，焊接时在焊后焊缝区进行风冷处理，焊1-3道。
7.如权利要求1-6中任意一项所述的焊接方法，其特征在于，在步骤S6中，使用电源为直流焊机，该直流焊机采用反接法，其中，焊丝的材质为H00Cr21Ni10，且该焊丝的直径为3.2mm，焊剂为SJ601，该焊剂的颗粒尺寸为12目-60目，该直流焊机的电弧电流为420A-480A，该直流焊机的电弧电压为28V-30V,该直流焊机的焊接速度为55cm/min-60cm/min，焊接时在焊后焊缝区进行风冷处理，焊1-3道。
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