CN109014514A - 一种复合板耐蚀层no4400合金的埋弧堆焊工艺 - Google Patents

一种复合板耐蚀层no4400合金的埋弧堆焊工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，其特征在于：步骤为：一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，其特征在于：步骤为：(1)母材处理：先将母材待堆焊面上的锈等杂质污物彻底清理，对待堆焊面做100％磁粉检测，检测不合格的母材继续处理至检测合格为止，将检测合格的母材固定在变位机上，待堆焊面朝上；(2)过渡层焊接：采用焊丝埋弧焊接工艺焊接，对过渡层做100％渗透检测，检测不合格的过渡层继续焊接至检测合格为止；(3)消除应力热处理：过渡层检测合格后进行消除应力热处理；(4)耐蚀层焊接：采用焊丝埋弧焊接工艺焊接，对耐蚀层做100％渗透检测，检测不合格的耐蚀层继续焊接至检测合格为止；(5)最终堆焊完成后，对堆焊层做100％可记录超声检测。本发明采用埋弧焊丝堆焊取代手工焊条堆焊，熔敷效率约10kg/h，焊接效率提高5倍以上，且埋弧堆焊在焊接过程中不产生强烈的弧光和大量的有害烟尘，有效保护了作业人员身体健康。

Description

一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺。
背景技术
蒙乃尔合金(NO4400)材料对非氧化性酸(特别是氢氟酸)、热浓碱液、中性碱液、高温卤素、海水等有很好的耐蚀性能，在化工、石油化工、制药、环保等工业领域得到了广泛的应用。NO4400合金是镍基合金的一种，价格较高，为降低设备制造成本，常将其作为耐蚀层与价格较低的碳钢制作成为复合板，焊接工艺必须采取措施确保焊缝及热影响区抗腐蚀性能下降最小，目前国内复合板NO4400合金的耐蚀堆焊均采用手工焊条电弧焊堆焊工艺，该工艺存在的问题为：一是NO4400合金中含有大量的Fe、Cu、Mn、Ni等元素，这些元素在采用手工焊条电弧焊堆焊工艺焊接过程中，很容易与焊丝中的化学成分结合形成大量有害烟尘，并进入工人的呼吸道系统，尤其是Cu、Mn、Ni形成的烟尘很容易引起哮喘，长期吸入会引起尘肺病，甚至致癌，尽管在焊接车间加装通风装置也能从一定程度上减小烟尘对工人的伤害，但这种方法只能治标，不能从根本上解决而问题；二是手工焊条电弧焊堆焊工艺焊接过程中产生强烈的弧光，容易损害作业人员的视力；三是NO4400合金不和Cu基、Fe基等合金一样具有良好的导电率和导热系数，反而具有相当高的电阻率和热膨胀率，这就使得焊接过程中焊条融化后在焊接熔池中不容易均匀流动，容易引起焊缝的质量问题，且影响美观。因此，亟需研发一种能够克服上述问题的NO4400合金焊接方法。
发明内容
本发明主要是解决现有技术存在的问题，提供一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，该工艺采用焊丝实现埋弧堆焊。
为实现以上目的，本发明采用下述技术方案：
一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，包括如下步骤：
(1)母材处理：先将母材待堆焊面上的锈等杂质污物彻底清理，对待堆焊面做100％磁粉检测，检测不合格的母材继续处理至检测合格为止，将检测合格的母材固定在变位机上，待堆焊面朝上。
(2)过渡层焊接：采用焊丝埋弧焊接工艺焊接，对过渡层做100％渗透检测，检测不合格的过渡层继续焊接至检测合格为止。
(3)消除应力热处理：过渡层检测合格后进行消除应力热处理。
(4)耐蚀层焊接：采用焊丝埋弧焊接工艺焊接，对耐蚀层做100％渗透检测，检测不合格的耐蚀层继续焊接至检测合格为止。
(5)最终堆焊完成后，对堆焊层做100％可记录超声检测，对存在缺陷的部位处理执行步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(5)。
所述步骤(1)中，利用磨光机或其他修磨设备将母材待堆焊面上的锈等杂质污物进行彻底清理。
所述步骤(2)中，焊接电流240-320A，焊接电压28-32V，焊接速度20-25cm/min；过渡层层间温度为100-200℃，过渡层厚度为2-2.5mm。
所述步骤(3)中，升温速度55-100℃/h、保温温度560℃±10℃、保温时间不小于4h(具体时间依板材厚度而定)、降温速度55-100℃/h。
所述步骤(4)中，焊接电流240-320A，焊接电压28-32V，焊接速度20-25cm/min；耐蚀层层间为≤100℃，耐蚀层厚度为2-10mm。
所述步骤(2)和(4)中，在过渡层、耐蚀层堆焊过程中，焊道路线首先从最内层开始，按照逆时针进行焊接，每焊接完一圈后再向外焊接另一圈，且每一个焊接圈焊道要覆盖前一个焊接圈焊道5-10mm，最终，焊道路线形成了一个依次从内向外的同心焊接圈。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，存在以下优点：
1、采用埋弧焊丝堆焊取代手工焊条堆焊，特点是焊接时产生的熔敷金属量大、效率高、容易控制焊道成型，熔敷效率约10kg/h，焊接效率提高5倍以上，且保证了焊接质量，降低了生产成本。
2、埋弧堆焊在焊接过程中不产生强烈的弧光和大量的有害烟尘，有效保护了作业人员身体健康。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为堆焊示意图。
图2为堆焊焊道路线示意图。
其中，1、母材待堆焊面，2、过渡层，3、耐蚀层，4、焊接起点；δ表示母材的厚度，表示母材的直径。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1
一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，先将母材(直径厚度δ＝55mm)待堆焊面1上的锈等杂质污物彻底清理，对母材待堆焊面1做100％磁粉检测，将检测合格的母材固定在变位机上，待堆焊面朝上；然后使用焊丝与焊剂从焊接起点4位置开始堆焊过渡层，对过渡层做100％渗透检测；将检测合格的母材进行消除应力热处理；再从焊接起点4位置开始堆焊耐蚀层，对耐蚀层做100％渗透检测。过渡层及耐蚀层在堆焊过程中，依次按照图2指定的焊道路线堆焊，过渡层和耐蚀层的厚度均为2mm，过渡层2、耐蚀层3每一个焊接圈焊道覆盖前一个焊接圈焊道5mm，最终堆焊完成后，对堆焊层做100％可记录超声检测。工艺参数见表1、试件弯曲试验情况见表2、耐蚀层化学成分见表3：
表1工艺参数
表2试件弯曲试验情况(执行标准：NB/T47014-2011)
表3耐蚀层化学成分(执行标准：AWS A5.14)
化学成分(％) C Mn Si Fe Cu Ni Ti P S Al
标准值 ≤0.15 ≤4.0 ≤1.25 ≤2.5 余量 62.0-69.0 1.5-3.0 ≤0.02 ≤0.015 ≤1.25
实测值 0.03 3.52 0.44 0.78 28.06 余量 2.15 0.006 0.002 0.33
另外，通过对本实施例中焊接后的烟气含量测量后发现，车间的烟气含量从原来的10～15g/m3降到了1g/m3以下，且没有产生明显的可见弧光，有效降低了烟尘和弧光对工人身体的危害和对车间作业环境的影响。
实施例2：
一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，先将母材(直径厚度δ＝65mm)待堆焊面1上的锈等杂质污物彻底清理，对母材待堆焊面1做100％磁粉检测，将检测合格的母材固定在变位机上，待堆焊面朝上；然后使用焊丝与焊剂按图1所述的位置堆焊过渡层，对过渡层做100％渗透检测；将检测合格的母材进行消除应力热处理；再按图1所述的位置堆焊耐蚀层，对耐蚀层做100％渗透检测。过渡层及耐蚀层在堆焊过程中，依次按照图2指定的焊道路线堆焊，过渡层厚度为2mm，耐蚀层厚度为4mm，过渡层2、耐蚀层3每一个焊接圈焊道覆盖前一个焊接圈焊道7mm，最终堆焊完成后，对堆焊层做100％可记录超声检测。工艺参数见表4、试件弯曲试验情况见表5、耐蚀层化学成分见表6：
表4工艺参数
表5试件弯曲试验情况(执行标准：NB/T47014-2011)
表6耐蚀层化学成分(执行标准：AWS A5.14)
化学成分(％) C Mn Si Fe Cu Ni Ti P S Al
标准值 ≤0.15 ≤4.0 ≤1.25 ≤2.5 余量 62.0-69.0 1.5-3.0 ≤0.02 ≤0.015 ≤1.25
实测值 0.06 2.62 0.56 0.52 29.1 余量 1.61 0.009 0.007 0.26
另外，通过对本实施例中焊接后的烟气含量测量后发现，车间的烟气含量从原来的10～15g/m3降到了1g/m3以下，且没有产生明显的可见弧光，有效降低了烟尘和弧光对工人身体的危害和对车间作业环境的影响。
实施例3：
一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，先将母材(直径厚度δ＝45mm)待堆焊面上1的锈等杂质污物彻底清理，对母材待堆焊面1做100％磁粉检测，将检测合格的母材固定在变位机上，待堆焊面朝上；然后使用焊丝与焊剂从焊接起点4位置开始堆焊过渡层，对过渡层做100％渗透检测；将检测合格的母材进行消除应力热处理；再从焊接起点4位置开始堆焊耐蚀层，对耐蚀层做100％渗透检测。过渡层及耐蚀层在堆焊过程中，依次按照图2指定的焊道路线堆焊，过渡层厚度为2.5mm，耐蚀层厚度为8mm。过渡层2、耐蚀层3每一个焊接圈焊道覆盖前一个焊接圈焊道9mm，最终堆焊完成后，对堆焊层做100％可记录超声检测。工艺参数见表7、试件弯曲试验情况见表8、耐蚀层化学成分见表9：
表7工艺参数
表8试件弯曲试验情况(执行标准：NB/T47014-2011)
表9耐蚀层化学成分(执行标准：AWS A5.14)
化学成分(％) C Mn Si Fe Cu Ni Ti P S Al
标准值 ≤0.15 ≤4.0 ≤1.25 ≤2.5 余量 62.0-69.0 1.5-3.0 ≤0.02 ≤0.015 ≤1.25
实测值 0.07 3.02 0.54 0.66 28.9 余量 1.88 0.004 0.006 0.41
另外，通过对本实施例中焊接后的烟气含量测量后发现，车间的烟气含量从原来的10～15g/m3降到了1g/m3以下，且没有产生明显的可见弧光，有效降低了烟尘和弧光对工人身体的危害和对车间作业环境的影响。
实施例4：
一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，先将母材(直径厚度δ＝75mm)待堆焊面1上的锈等杂质污物彻底清理，对母材待堆焊面1做100％磁粉检测，将检测合格的母材固定在变位机上，待堆焊面朝上；然后使用焊丝与焊剂从焊接起点4位置开始堆焊过渡层，对过渡层做100％渗透检测；将检测合格的母材进行消除应力热处理；再从焊接起点4位置开始堆焊耐蚀层，对耐蚀层做100％渗透检测。过渡层及耐蚀层在堆焊过程中，依次按照图2指定的焊道路线堆焊，过渡层厚度为2.5mm，耐蚀层厚度为10mm。过渡层2、耐蚀层3每一个焊接圈焊道覆盖前一个焊接圈焊道10mm，最终堆焊完成后，对堆焊层做100％可记录超声检测。工艺参数见表10、试件弯曲试验情况见表11、耐蚀层化学成分见表12：
表10工艺参数表
表11试件弯曲试验情况(执行标准：NB/T47014-2011)
表12耐蚀层化学成分(执行标准：AWS A5.14)
化学成分(％) C Mn Si Fe Cu Ni Ti P S Al
标准值 ≤0.15 ≤4.0 ≤1.25 ≤2.5 余量 62.0-69.0 1.5-3.0 ≤0.02 ≤0.015 ≤1.25
实测值 0.04 3.02 0.38 0.68 29.32 余量 1.15 0.005 0.008 0.19
另外，通过对本实施例中焊接后的烟气含量测量后发现，车间的烟气含量从原来的10～15g/m3降到了1g/m3以下，且没有产生明显的可见弧光，有效降低了烟尘和弧光对工人身体的危害和对车间作业环境的影响。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，其特征在于：步骤为：(1)母材处理：先将母材待堆焊面上的锈等杂质污物彻底清理，对待堆焊面做100％磁粉检测，检测不合格的母材继续处理至检测合格为止，将检测合格的母材固定在变位机上，待堆焊面朝上；(2)过渡层焊接：采用焊丝埋弧焊接工艺焊接，对过渡层做100％渗透检测，检测不合格的过渡层继续焊接至检测合格为止；(3)消除应力热处理：将检测合格的板材进行消除应力热处理；(4)耐蚀层焊接：采用焊丝埋弧焊接工艺焊接，对耐蚀层做100％渗透检测，检测不合格的耐蚀层继续焊接至检测合格为止；(5)最终堆焊完成后，对堆焊层做100％可记录超声检测，对存在缺陷的部位处理执行步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(5)。
2.根据权利要求1所述的一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，焊接电流240-320A，焊接电压28-32V，焊接速度20-25cm/min；过渡层层间温度为100-200℃，过渡层厚度为2-2.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，其特征在于：所述步骤(3)中，升温速度55-100℃/h、保温温度560℃±10℃、保温时间不小于4h、降温速度55-100℃/h。
4.根据权利要求1所述的一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，其特征在于：所述步骤(4)中，焊接电流240-320A，焊接电压28-32V，焊接速度20-25cm/min；耐蚀层层间温度为≤100℃，耐蚀层厚度为2-10mm。
5.根据权利要求1所述的一种复合板耐蚀层NO4400合金的埋弧堆焊工艺，其特征在于：所述步骤(2)和(4)中，在过渡层、耐蚀层堆焊过程中，焊道路线首先从最内层开始，按照逆时针进行焊接，每焊接完一圈后再向外焊接另一圈，且每一个焊接圈焊道要覆盖前一个焊接圈焊道5-10mm。
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