CN109877424A - G115小口径管热丝tig焊接方法 - Google Patents

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危兆胜
王萍
徐祥久
刘海
曲瑞
刘智君
张德金
张宇
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Abstract

G115小口径管热丝TIG焊接方法，本发明属于焊接领域，本发明是为了解决现有尚无G115小口径管成熟的焊接工艺。焊接方法：一、在小口径G115钢管件母材的待焊面上加工出V型坡口，将两根G115钢管件母材进行对口装配；二、选取与G115钢管件母材匹配的G115焊丝；三、采用热丝TIG焊进行焊接，采用脉冲电流进行焊接，控制G115焊丝的预热电流为30～100A，焊接过程中焊枪和G115钢管件母材的管内均使用保护气体；四、在745～775℃的温度下对步骤三的G115接头进行热处理。本发明用脉冲电流进行焊接，峰值电流熔化焊丝，基值电流冷却熔池，既保证了熔敷效率，又利用了低热输入保性能的优点。

Description

G115小口径管热丝TIG焊接方法
技术领域
本发明属于焊接领域，具体涉及一种G115钢管的热丝TIG焊接方法。
背景技术
G115材料作为新研发的高温马氏体合金钢，在SA-213T92(9Cr2W)的基础上，提高了W元素含量，并加入了抗高温合金化元素Co，化学成份为9Cr-3W-3CoCuVNbBN，由于拥有着比SA-213T92更高的高温强度、蠕变性能，同时其抗热疲劳性能、导热系数和线膨胀系数远优于奥氏体不锈钢，目前已经成为630℃先进超超临界锅炉的候选材料。目前国内外均无G115材料的相关制造经验，同时G115为新研发的材料，缺少G115钢管件的热丝TIG焊接工艺。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有尚无G115小口径管成熟的焊接工艺，而提供一种G115小口径管热丝TIG焊接方法。
本发明G115小口径管热丝TIG焊接方法按下列步骤实现：
一、焊前准备:在小口径G115钢管件母材的待焊面上加工出V型坡口，对G115钢管件的坡口及钢管件的内外壁进行清理，将两根G115钢管件母材进行对口装配；
二、焊接材料:选取与G115钢管件母材匹配的G115焊丝；
三、焊接方法：采用热丝TIG焊进行焊接，控制焊枪钨极每个周期的脉冲电流为160～240A，脉冲时间为0.2～0.5s，基值电流为100～180A，基值时间为0.2～0.5s，焊枪钨极的电压为8.0～11.5V，控制G115焊丝的预热电流为30～100A，焊接过程中焊枪和G115钢管件母材的管内均使用保护气体，焊接后得到G115接头；
四、焊后热处理:在745～775℃的温度下对步骤三的G115接头进行热处理，完成G115小口径管的热丝TIG焊接。
本发明热丝TIG焊接过程中选择脉冲电流进行焊接，利用峰值电流熔化焊丝，基值电流冷却熔池，既保证了焊丝熔化良好又降低了热输入，在保证性能的前提下，焊接成型美观的焊接接头；同时在焊丝到达熔池前对焊丝进行预热，高温的焊丝在焊接电弧作用下更易熔化，也保证了熔丝效果。如果采用恒流焊接时，若使用大电流会导致热输入大，降低冲击性能，同时导致层温过高，增加热裂倾向；若使用小电流会导致熔丝效果差，极易产生未融合和未焊透的缺陷。
本发明G115小口径管热丝TIG焊接方法包括以下有益效果：
1、本发明通过焊材选取、坡口制备、保护气体种类和流量、焊接参数等工艺的控制解决G115小口径管容易产生冷、热裂纹、熔透不良，保证形成力学性能优良、成型美观的焊接接头，为独创的针对G115小口径合金管的焊接工艺。
2、在焊丝送进熔池前对焊丝进行预热，提高了焊丝的熔敷效率，同时采用脉冲电流进行焊接，峰值电流熔化焊丝，基值电流冷却熔池，既保证了熔敷效率，又利用了低热输入保性能的优点。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式G115小口径管热丝TIG焊接方法按下列步骤实现：
一、焊前准备:在小口径G115钢管件母材的待焊面上加工出V型坡口，对G115钢管件的坡口及钢管件的内外壁进行清理，将两根G115钢管件母材进行对口装配；
二、焊接材料:选取与G115钢管件母材匹配的G115焊丝；
三、焊接方法：采用热丝TIG焊进行焊接，控制焊枪钨极每个周期的脉冲电流为160～240A，脉冲时间为0.2～0.5s，基值电流为100～180A，基值时间为0.2～0.5s，焊枪钨极的电压为8.0～11.5V，控制G115焊丝的预热电流为30～100A，焊接过程中焊枪和G115钢管件母材的管内均使用保护气体，焊接后得到G115接头；
四、焊后热处理:在745～775℃的温度下对步骤三的G115接头进行热处理，完成G115小口径管的热丝TIG焊接。
本实施方式G115小口径管热丝TIG焊接方法提高了G115小口径管的焊接质量，形成了力学性能优良、成型美观的焊接接头。本实施方式G115小口径管的焊接工艺对制造630℃锅炉具有重大意义。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中所述G115钢管件母材的管件外径为28.6～76mm。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中V型坡口的单侧坡口角度为35°～40°。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤一中采用砂轮打磨对G115钢管件的坡口及钢管件的内外壁进行清理。
本实施方式对G115钢管件的坡口及钢管件坡口附近20mm范围内的内外壁采用砂轮打磨方式进行清理，使之露出金属光泽。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤三中当环境温度低于15℃时，采用热丝TIG焊对待焊面进行焊接前，将两根G115钢管件母材的焊接接头处预热至15～20℃。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中所述的保护气体为纯度为99.95％以上的Ar。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤三焊接过程中焊枪中保护气体的流量为20～30L/min。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三焊接过程中G115钢管件母材的管内保护气体的流量为6～12L/min。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤四热处理的时间为1.5～2.5h。
实施例：本实施例G115小口径管热丝TIG焊接方法按下列步骤实现：
一、焊前准备:在小口径φ60×10mm，G115钢管件母材的待焊面上加工出V型坡口，对G115钢管件的坡口及钢管件的内外壁进行清理，将两根G115钢管件母材进行对口装配；
二、焊接材料:选取与G115钢管件母材匹配的φ1.0mm的G115焊丝(盘状)；
三、热丝TIG焊接：采用热丝TIG焊对待焊面进行焊接，控制焊枪钨极每个周期的脉冲电流为200A，脉冲时间为0.3s，基值电流为140A，基值时间为0.3s，焊枪钨极的电压为9.5V，G115焊丝的预热电流为90A，焊接过程中焊枪和G115钢管件母材的管内均使用保护气体，焊枪中氩气的流量为26L/min，G115钢管件母材管内氩气流量为9L/min焊接后得到G115接头；
四、焊后热处理:在760℃的温度下对步骤三的G115接头进行热处理2h，完成G115小口径管的热丝TIG焊接。
本实施例G115钢管件的供货状态为正火+回火。焊接过程中，背面氩气保护应至少保持到第二层焊接完毕。焊接时采用摆动的焊接方法，使用脉冲电流进行焊接，对比恒流在降低热输入提高冲击性能的前提下，保证焊缝成型。
本实施例保证了焊缝成型质量，焊接接头无裂纹，接头的力学性能优良，满足锅炉的工业应用。

Claims (9)

1.G115小口径管热丝TIG焊接方法，其特征在于该焊接方法按下列步骤实现：
一、焊前准备:在小口径G115钢管件母材的待焊面上加工出V型坡口，对G115钢管件的坡口及钢管件的内外壁进行清理，将两根G115钢管件母材进行对口装配；
二、焊接材料:选取与G115钢管件母材匹配的G115焊丝；
三、焊接方法：采用热丝TIG焊进行焊接，控制焊枪钨极每个周期的脉冲电流为160～240A，脉冲时间为0.2～0.5s，基值电流为100～180A，基值时间为0.2～0.5s，焊枪钨极的电压为8.0～11.5V，控制G115焊丝的预热电流为30～100A，焊接过程中焊枪和G115钢管件母材的管内均使用保护气体，焊接后得到G115接头；
四、焊后热处理:在745～775℃的温度下对步骤三的G115接头进行热处理，完成G115小口径管的热丝TIG焊接。
2.根据权利要求1所述的G115小口径管热丝TIG焊接方法，其特征在于步骤一中所述G115钢管件母材的管件外径为28.6～76mm。
3.根据权利要求1所述的G115小口径管热丝TIG焊接方法，其特征在于步骤一中V型坡口的单侧坡口角度为35°～40°。
4.根据权利要求1所述的G115小口径管热丝TIG焊接方法，其特征在于步骤一中采用砂轮打磨对G115钢管件的坡口及钢管件的内外壁进行清理。
5.根据权利要求1所述的G115小口径管热丝TIG焊接方法，其特征在于步骤三中当环境温度低于15℃时，采用热丝TIG焊对待焊面进行焊接前，将两根G115钢管件母材的焊接接头处预热至15～20℃。
6.根据权利要求1所述的G115小口径管热丝TIG焊接方法，其特征在于步骤三中所述的保护气体为纯度为99.95％以上的Ar。
7.根据权利要求1所述的G115小口径管热丝TIG焊接方法，其特征在于步骤三焊接过程中焊枪中保护气体的流量为20～30L/min。
8.根据权利要求1所述的G115小口径管热丝TIG焊接方法，其特征在于步骤三焊接过程中G115钢管件母材的管内保护气体的流量为6～12L/min。
9.根据权利要求1所述的G115小口径管热丝TIG焊接方法，其特征在于步骤四热处理的时间为1.5～2.5h。
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