CN106735757A - 一种奥氏体不锈钢压力容器的二氧化碳气体保护焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种奥氏体不锈钢压力容器的二氧化碳气体保护焊接方法，包括以下步骤：将母材在焊接的端面打磨出30°斜面，将要焊接的两块母材进行组对形成V型坡口并使母材间隙为1‑2mm、错边量≤1mm，随后按照不同焊层的焊接工艺参数对焊缝依次进行打底层焊接、填充层焊接、背面填充层焊接、背面盖面层焊接和盖面层焊接。本发明根据奥氏体不锈钢压力容器的特点，确定合理的焊接顺序和焊接工艺参数，焊接热影响区较窄，降低了奥氏体不锈钢焊接应力与变形，提高了奥氏体不锈钢焊接后工件的抗腐蚀性能，提高了奥氏体不锈钢的焊接质量；通过本发明的焊接方法焊接的焊缝表面纹路细密，成形美观，飞溅小，压力容器焊缝外观质量得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及压力容器制造技术领域，具体涉及一种奥氏体不锈钢压力容器的二氧化碳气体保护焊接方法。
背景技术
随着工程焊接技术的迅速发展，现代压力容器也已发展成典型的全焊结构。压力容器的焊接成为压力容器制造过程中最重要最关键的一个环节，焊接质量直接影响压力容器的质量。因压力容器焊接时易淬硬，这些硬化组织很敏感，因此，在刚性较大或拘束应力高的情况下，若焊接工艺不当，很容易产生冷裂纹，现有的压力容器焊接采用焊条电弧焊，焊缝成型不美观且制造成本高，效率低，污染环境，急需改进。
二氧化碳气体保护焊由于焊丝自动送进，焊接时焊接电流密度大，焊丝的熔化效率高，所以熔敷速度高，焊接生产率比手弧焊高2～3倍，且焊接后抗锈能力强。二氧化碳气体保护焊对焊件上的铁锈、油污及水分等，不像其他焊接方法那样敏感，具有较好的抗气孔能力。因此急需一种能将二氧化碳气体保护焊运用到压力容器上的焊接方法，以提高压力容器的焊接效率和焊接质量，而不锈钢材料的焊接与普通碳钢材料的焊接又有较大区别，结合压力容器的使用提交，不锈钢压力容器的二氧化碳气体保护焊接工艺一直是难以攻克的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种奥氏体不锈钢压力容器的二氧化碳气体保护焊接方法，该焊接方法通过对焊缝进行分层焊接并对每层采用不同的焊接工艺参数，在焊接过程中添加快速冷却工艺使得焊接后的焊缝抗压能力强，同时焊接效率高，解决了现有技术中对奥氏体不锈钢压力容器采用手工电弧焊而存在的焊接效率低、焊接质量不可靠的技术问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种奥氏体不锈钢压力容器的二氧化碳气体保护焊接方法，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：
步骤一：将待焊接奥氏体不锈钢压力容器的筒节对接区域加工形成V型坡口，坡口角度为单边30°，所述坡口的深度为母材厚度的2/3，钝边1～2mm；
步骤二：将筒节进行组对装配，使得装配间隙为1～2mm，并将待焊区域及两侧20mm范围内打磨至金属本色；
步骤三：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝从V型坡口的小端底部焊接打底层，所述打底层焊接的焊料厚度为V型坡口深度的1/5，所述打底层的焊接电流为160-180A，电压为26-28v，焊接速度为40-45cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述打底层焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净；
步骤四：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝在所述打底层上方的V型坡口处焊接填充层，所述填充层的焊接厚度为V型坡口深度的2/5，所述填充层的焊接电流180-220A，焊接电压32-36v，焊接速度34-40cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述填充层焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净；
步骤五：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝从所述打底层的下方焊接背面填充层，所述背面填充层的焊接厚度为所述间隙长度的1/2，所述背面填充层的焊接电流180-220A，焊接电压32-36v，焊接速度34-40cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述背面填充层焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净；
步骤六：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝在所述背面填充层的下方焊接背面盖面层，所述背面盖面层的焊接厚度为所述间隙长度的3/5，所述背面盖面层的焊接电流160-200A，焊接电压32-34v，焊接速度28-32cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述背面盖面层焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净：
步骤七：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝在所述填充层上焊接盖面层，所述盖面层的顶部凸出母材，使得焊缝余高≤1.5mm，且与母材圆滑过渡，表面不得有气孔、裂纹及尖锐棱角等焊接缺陷，所述盖面层的厚度为V型坡口深度的3/5，所述盖面层的焊接电流160-200A，焊接电压32-34v，焊接速度28-32cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述盖面层焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过对焊缝分层焊接，并针对不同的焊层确定合适的焊接材料和焊接工艺参数对奥氏体不锈钢压力容器进行焊接，本发明中的焊接层次和焊接工艺参数保证了焊接工艺的科学性，使得焊缝成型美观，熔敷速度快，生产效率高，很大程度降低劳动强度、减少环境污染，有利于节能减排环境保护。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明中母材坡口与组对示意图。
图2是采用本发明中的焊接方法焊缝后的焊缝结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：
作为本发明的一种优选实施例，请参阅附图1与图2：
一种奥氏体不锈钢压力容器的二氧化碳气体保护焊接方法，包括依次进行的以下步骤：
步骤一：将待焊接奥氏体不锈钢压力容器的筒节1和2的对接区域加工形成V型坡口，坡口角度为单边30°，所述坡口的深度为母材厚度的2/3，钝边1～2mm；
步骤二：将筒节进行组对装配，使得装配间隙为1～2mm，并将待焊区域及两侧20mm范围内打磨至金属本色；
步骤三：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝从V型坡口的小端底部焊接打底层3，所述打底层3焊接的焊料厚度为V型坡口深度的1/5，所述打底层3的焊接电流为160-180A，电压为26-28v，焊接速度为40-45cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述打底层3焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净；
步骤四：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝在所述打底层上方的V型坡口处焊接填充层4，所述填充层4的焊接厚度为V型坡口深度的2/5，所述填充层4的焊接电流180-220A，焊接电压32-36v，焊接速度34-40cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述填充层4焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净；
步骤五：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝从所述打底层的下方焊接背面填充层6，所述背面填充层6的焊接厚度为所述间隙长度的1/2，所述背面填充层的焊接电流180-220A，焊接电压32-36v，焊接速度34-40cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述背面填充层6焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净；
步骤六：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝在所述背面填充层的下方焊接背面盖面层7，所述背面盖面层7的焊接厚度为所述间隙长度的3/5，所述背面盖面层7的焊接电流160-200A，焊接电压32-34v，焊接速度28-32cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述背面盖面层7焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净：
步骤七：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝在所述填充层上焊接盖面层5，所述盖面层5的顶部凸出母材，使得焊缝余高≤1.5mm，且与母材圆滑过渡，表面不得有气孔、裂纹及尖锐棱角等焊接缺陷，所述盖面层5的厚度为V型坡口深度的3/5，所述盖面层的焊接电流160-200A，焊接电压32-34v，焊接速度28-32cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述盖面层5焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥。
上述焊接例中，母材选用S30403，母材厚度选用12mm，选用NB500半自动逆变气体保护焊机，焊接顺序不可改变，每个焊接步骤下用冷水充分冷却焊缝的工艺十分关键，对不同焊接层按照下表的焊接工艺参数进行分层焊接。
表1焊接工艺参数
焊接完成后，按JB/T4730-2005《承压设备无损检测》检测方法对焊件进行检验，按NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》进行焊接接头力学性能检验及晶间腐蚀试验，具体检验结果见表2。
表2焊接接头力学性能检验及晶间腐蚀试验数据表
上述实施例焊接后的压力容器壁：(1)通过改变焊缝金属的填充顺序和对焊缝急速冷却使得奥氏体不锈钢焊缝有所提高，而且抗腐蚀性能得到了改善；(2)焊缝表面的纹路细密，成形美观，飞溅小，压力容器焊缝外观质量得到提高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种奥氏体不锈钢压力容器的二氧化碳气体保护焊接方法，其特征在于，包括依次进行的以下步骤：
步骤一：将待焊接奥氏体不锈钢压力容器的筒节对接区域加工形成V型坡口，坡口角度为单边30°，所述坡口的深度为母材厚度的2/3，钝边1～2mm；
步骤二：将筒节进行组对装配，使得装配间隙为1～2mm，并将待焊区域及两侧20mm范围内打磨至金属本色；
步骤三：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝从V型坡口的小端底部焊接打底层，所述打底层焊接的焊料厚度为V型坡口深度的1/5，所述打底层的焊接电流为160-180A，电压为26-28v，焊接速度为40-45cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述打底层焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净；
步骤四：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝在所述打底层上方的V型坡口处焊接填充层，所述填充层的焊接厚度为V型坡口深度的2/5，所述填充层的焊接电流180-220A，焊接电压32-36v，焊接速度34-40cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述填充层焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净；
步骤五：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝从所述打底层的下方焊接背面填充层，所述背面填充层的焊接厚度为所述间隙长度的1/2，所述背面填充层的焊接电流180-220A，焊接电压32-36v，焊接速度34-40cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述背面填充层焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净；
步骤六：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝在所述背面填充层的下方焊接背面盖面层，所述背面盖面层的焊接厚度为所述间隙长度的3/5，所述背面盖面层的焊接电流160-200A，焊接电压32-34v，焊接速度28-32cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％，所述背面盖面层焊接完成后采用冷水或压缩空气进行极速冷却并干燥，并保证下道焊接时焊缝表面洁净：
步骤七：用φ1.2mm不锈钢药芯焊丝在所述填充层上焊接盖面层，所述盖面层的顶部凸出母材，使得焊缝余高≤1.5mm，且与母材圆滑过渡，表面不得有气孔、裂纹及尖锐棱角等焊接缺陷，所述盖面层的厚度为V型坡口深度的3/5，所述盖面层的焊接电流160-200A，焊接电压32-34v，焊接速度28-32cm/min，二氧化碳气体流量为10-15L/min，且二氧化碳气体纯度≥99.9％。
2.根据权利要求1所述的一种奥氏体不锈钢压力容器的二氧化碳气体保护焊接方法，其特征在于，所述母材的厚度选取12mm，所述坡口的打磨深度为8mm，所述打底层的焊接深度≤3mm，所述填充层的焊接厚度为3～4mm，所述盖面层的焊接厚度为≤4mm，所述背面填充层的焊接厚度为≤3mm，所述背面盖面层的焊接厚度为≤3mm。
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Denomination of invention: Carbon dioxide gas shielded welding method for austenitic stainless steel pressure vessel Effective date of registration: 20210915 Granted publication date: 20181221 Pledgee: Hubei Zhijiang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: YICHANG CITY RUIYANG MACHINERY MANUFACTURING Co.,Ltd. Registration number: Y2021980009349 |
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Date of cancellation: 20220916 Granted publication date: 20181221 Pledgee: Hubei Zhijiang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: YICHANG CITY RUIYANG MACHINERY MANUFACTURING Co.,Ltd. Registration number: Y2021980009349 |
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Denomination of invention: A Carbon Dioxide Gas Shielded Welding Method for Austenitic Stainless Steel Pressure Vessels Effective date of registration: 20230324 Granted publication date: 20181221 Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Three Gorges Branch Pledgor: YICHANG CITY RUIYANG MACHINERY MANUFACTURING Co.,Ltd. Registration number: Y2023420000119 |