CN109108435A

CN109108435A - 一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺

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Publication number: CN109108435A
Application number: CN201811196771.7A
Authority: CN
Inventors: 朱池; 徐进安; 吴泰峰; 黄雨星
Original assignee: Chengxi Shipyard Co Ltd
Current assignee: Chengxi Shipyard Co Ltd
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2019-01-01

Abstract

本发明公开了一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺，包括以下焊接步骤：对不锈钢薄管待焊接部位用丙酮除去表面油渍和灰尘，对不锈钢表面进行打磨处理，不锈钢表面的光洁度≤1.6μm；采用ER308或ER309焊丝，焊丝直径为1.5～2mm，焊接电流85～105A；焊接电压8～12V；焊接保护气流量为28～30L/min；焊接速度8～10mm/s；送丝速度5～7m/min；弧长修正系数为8～15％；设定参数后采用焊条进行焊接，当焊接工序结束不锈钢薄管仍处于红热状态时，采用淬火油覆盖在不锈钢薄管焊接接头处。该焊接工艺适用于不锈钢薄管，焊接接头处力学性能优良，具有良好的耐腐蚀性；采用该焊接工艺所得焊接接头的成型性好，焊接接头有基本相同的熔宽和更小的熔深；实施该焊接工艺过程中无飞溅颗粒，焊接接头铺展性好，焊接速度快。

Description

一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺

技术领域

本发明涉及不锈钢焊接技术领域，具体涉及一种不锈钢薄管冷金属过渡焊焊接工艺。

背景技术

化学品船管系多采用不锈钢材料，不锈钢管壁通常较薄多在4mm 以下，不锈钢管系最普遍采用的焊接工艺时电阻电焊技术，电阻电焊技术具有操作简单、自动化程度高，工作效率高等优点，但电阻电焊技术在无损检测技术方面局限性大，工程上常用的检测手段很难对电焊接头进行有效的无损检测，并且在焊接过程中，由于焊点数量多，焊接接头不连续会影响接头处的力学性能，导致密封性能下降。

冷金属过渡焊接技术是Fronius公司在研究薄板焊接、无飞溅过渡技术及铝与钢异种金属连接技术基础上逐渐发展和成熟起来的一门新的焊接技术。冷金属过渡焊接技术的独特之处在于在熔滴过渡过程中，利用前后两套焊丝抽送机构，使焊丝的输送过程为不连续送丝，焊丝电弧引燃，熔滴向熔池过渡，在熔滴进入熔池瞬间，电弧熄灭，电流减少；电流短路，焊丝开始回抽促进熔滴脱落，电流趋近于零，熔滴顺利过渡到熔池；焊丝电弧继续燃烧，熔滴向熔池过渡，这个焊接过程重复“冷-热”循环过程。

此循环的频率大概为70Hz左右，通过肉眼观察很难发现电弧的变化。在数字电路控制下熔滴过渡时熄灭电弧，是电流电压瞬间为0，可以大大减少对不锈钢薄管的热输入量，真正实现无飞溅焊接。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺，该焊接工艺适用于不锈钢薄管，焊接接头处力学性能优良，具有良好的耐腐蚀性；采用该焊接工艺所得焊接接头的成型性好，外观整齐，焊接接头有基本相同的熔宽和更小的熔深；此外，实施该焊接工艺过程中无飞溅颗粒，焊接接头铺展性好，焊接速度快。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺，包括以下焊接步骤：

S1:对不锈钢薄管待焊接部位用丙酮除去表面油渍和灰尘，对不锈钢表面进行打磨处理，不锈钢表面的光洁度≤1.6μm。

S2:采用ER308或ER309焊丝，焊丝直径为1.5～2mm，焊接电流 85～105A；焊接电压8～12V；焊接保护气流量为28～30L/min；焊接速度8～10mm/s；送丝速度5～7m/min；弧长修正系数为8～15％。ER308 或ER309焊丝是一种专门用于焊接奥氏体不锈钢实体的焊丝，其化学组成与不锈钢薄管几乎相同。

S3:设定参数后采用焊条进行焊接，当焊接工序结束不锈钢薄管仍处于红热状态时，采用淬火油覆盖在不锈钢薄管焊接接头处。

相比于不锈钢母材，不锈钢焊接接头处腐蚀更加剧烈，更容易发生腐败。主要原因可能是奥氏体不锈钢的“贫铬理论”。当奥氏体钢处于450-850℃时，晶粒内部过饱和固溶的碳原子会逐步向晶粒边界扩散，与晶粒边界的铬原子结合并且延晶界析出碳铬化合物。但是铬原子比碳原子的扩散速率慢得多，来不及补充损失的铬元素，这使得晶粒边界的铬含量低于12％，这是不锈钢耐腐蚀铬含量的临界值，晶界贫铬导致金属丧失耐腐蚀能力，随着焊接接头处加快腐蚀失效。因此在焊接工序结束后在焊接接头处涂布淬火油降低散热速度，淬火油具有保温的作用，使得铬原子有充分的时间扩散到晶界周围，防止晶间腐蚀的产生，此外在焊接结构的设计上要尽量减少焊缝。

作为优选的技术方案，所述焊接保护气为混合氩气，所述混合氩气由体积百分比95～97％的氩气和3～5％的二氧化碳组成。

在纯氩气中添加稍许氧化性气体，克服了纯氩气环境下焊接不锈钢时液态金属的润湿性差，容易导致焊缝咬边的问题，并且在保护气中添加氧化性气体有助于稳定冷金属过渡焊电弧的阴极斑点，焊接过程中阴极斑点飘移情况减轻，电弧稳定，提高焊接质量。

在上述冷金属过渡焊接工艺中，对其工艺参数设定的原理如下：

如果焊丝太粗，焊丝尖端能量密度小，且电弧挺度低，焊接时电弧容易左右偏移，如果焊丝太细，会降低焊接效率。

焊接电流过大，单位长度的焊接热水量增大，可能焊穿镁合金材料。焊接电流过小，降低熔池流动性，不利于焊缝成型。

焊接电压太高，会导致热影响区变宽，焊接电压过低也会影响焊缝的成型。

焊接送丝速度增加，单位长度上的焊接热输入增加，造成了更多不锈钢母材的熔化，也造成了熔深的增加。此外焊接送丝速度增加，由于热输入量增加，冷却速率减小，形核率减少，焊缝树枝晶晶粒也会变粗大。

弧长修正系数过低，电弧相对不稳定，颗粒飞溅增加；弧长修正系数过高，氧化区域增加，焊缝形貌宽度也增加，并且可能使焊缝背面出现凸起，导致目前被焊透。

作为优选的技术方案，焊接时提前1.5～2s送保护气，焊后延时 1.2～1.5s关保护气。

作为优选的技术方案，所述冷金属过渡电弧的焊枪与不锈钢薄管所在水平面夹角为50～65°，焊枪高度距离焊缝5～8mm。

作为优选的技术方案，焊接时采用左焊法，焊丝偏向左与水平方向约成60°。采用左焊法焊枪对被焊件有一定预热作用，可以提高焊接速度，适用于薄板焊接。

作为优选的技术方案，在所述不锈钢薄管焊接处打磨出具有一定倾斜形状的接口。

本发明提供的一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺优点和有益效果在于：

(1)经焊接后的焊接接头力学性能优良，具有良好的耐腐蚀性能，焊缝屈服强度达到不锈钢薄管的95％以上，且焊接接头的延展性良好；

(2)焊接接头成型性好，焊缝有基本相同的熔宽和更小的熔深，外观干净整齐；

(3)焊接过程中无飞溅余料，焊接速度快。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

根据实际生产情况选取厚度分别为3mm和4mm的不锈钢薄管进行焊接，焊接接头为薄管的端部，焊枪对准端部焊缝。

实施例1

S1:对不锈钢薄管待焊接部位用丙酮除去表面油渍和灰尘，薄管厚度为3mm，对不锈钢表面进行打磨处理，不锈钢表面的光洁度 ≤1.6μm，将打磨好的不锈钢薄管固定在夹持件或者垫板上。

S2:采用ER308焊丝，焊丝直径为1.5mm，焊接电流85A；焊接电压9V；焊接保护气流量为28L/min；焊接速度8mm/s；送丝速度5m/min；弧长修正系数为8％。所述混合氩气由体积百分比95％的氩气和5％的二氧化碳组成。所述冷金属过渡电弧的焊枪与不锈钢薄管所在水平面夹角为50°，焊枪高度距离焊接接头5mm。焊接时提前1.5s送保护气，焊后延时1.5s关保护气。焊接时采用左焊法，焊丝偏向左与水平方向约成60°。

实施例2

实施例2与实施例的差别在于：不锈钢薄管厚度为4mm；

采用ER309焊丝，焊丝直径为2mm，焊接电流105A；焊接电压12V；焊接保护气流量为30L/min；焊接速度10mm/s；送丝速度7m/min；弧长修正系数为12％。所述混合氩气由体积百分比97％的氩气和3％的二氧化碳组成。所述冷金属过渡电弧的焊枪与不锈钢薄管所在水平面夹角为60°，焊枪高度距离焊接接头6mm。焊接时提前2s送保护气，焊后延时1.5s关保护气。焊接时采用左焊法，焊丝偏向左与水平方向约成60°。

采用本焊接方法焊接不锈钢薄管，薄管厚度为3mm和4mm，焊接接头连续平整，焊缝周围几乎没有飞溅颗粒，焊缝颜色与不锈钢薄管母材颜色相同，没有明显的咬边，塌陷和未融合缺陷，整个焊头的焊接变形较小。

耐腐蚀性能试验采用不锈钢GB/T4334.3-2000《不锈钢65％硝酸腐蚀试验方法》来衡量焊接接头的耐腐蚀性能。

表1实施例1和实施例2焊接工艺后焊接接头的力学性能参数

采用该方法焊接，焊缝与母材都有较高的硬度，并且由于采用油淬方法，使得焊接接头处的腐蚀率与母材接近，提高了焊接接头的耐腐蚀强度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺，其特征在于，包括以下焊接步骤：

S1:对不锈钢薄管待焊接部位用丙酮除去表面油渍和灰尘，对不锈钢表面进行打磨处理，不锈钢表面的光洁度≤1.6μm；

S2:采用ER308或ER309焊丝，焊丝直径为1.5～2mm，焊接电流85～105A；焊接电压8～12V；焊接保护气流量为28～30L/min；焊接速度8～10mm/s；送丝速度5～7m/min；弧长修正系数为8～15％；

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺，其特征在于，所述焊接保护气为混合氩气，所述混合氩气由体积百分比95～97％的氩气和3～5％的二氧化碳组成。

3.根据权利要求2所述的一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺，其特征在于，焊接时提前1.5～2s送保护气，焊后延时1.2～1.5s关保护气。

4.根据权利要求3所述的一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺，其特征在于，所述冷金属过渡电弧的焊枪与不锈钢薄管所在水平面夹角为50～65°，焊枪高度距离焊缝5～8mm。

5.根据权利要求4所述的一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺，其特征在于，焊接时采用左焊法，焊丝偏向左与水平方向约成60°。

6.根据权利要求5所述的一种不锈钢薄管冷金属过渡焊接工艺，其特征在于，在所述不锈钢薄管焊接处打磨出具有一定倾斜形状的接口。