CN110091034A - 921a钢的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种921A钢的焊接方法，属于焊接技术领域。该焊接方法包括工件整体进行预热；对工件进行熔化极气体保护焊，以氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气体，焊丝的组成为C：0～0.08％，Si：0.20～0.55％，Mn：0.70～1.65％，S：0～0.01％，P：0～0.015％，Mo：0～0.50％，Ni：1.50～3.50％，Cr：0～3.00％，V：0～0.10％，Cu：0～0.10％，其余为Fe；退火。通过预热可以避免裂纹的产生，通过采用氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气体，焊缝成型美观，利于提高焊缝质量。该焊丝与921A钢匹配较好，形成的焊缝质量好，能够满足921A钢的焊接要求。

Description

921A钢的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，特别涉及一种921A钢的焊接方法。
背景技术
921A钢属于低碳高强度合金结构钢，其成分为10CrNi3MoV，通常用于船舶上，例如制作潜艇、船体、船舶上的推力轴承等。
按照焊接标准，921A钢焊后的探伤需要达到焊缝100％RT(射线探伤)II级合格、100％UT(超声波探伤)I级合格、100％MT(磁粉探伤)合格，焊接接头抗拉强度应≥655M，冲击韧性(-20℃)≥38J，要求较高。目前921A钢通常采用手工焊条电弧焊或埋弧自动焊进行焊接，这两种方式都难以较好地保证921A钢的焊接质量，使得921A钢容易出现焊后冷裂纹等缺陷。
发明内容
本发明实施例提供了一种921A钢的焊接方法，可以提高921A钢的焊接质量。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种921A钢的焊接方法，所述焊接方法包括：
对待焊接的工件整体进行预热；
对所述工件进行熔化极气体保护焊，以氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气体，焊接所采用的焊丝的化学成分质量百分比组成为：
C：0～0.08％，Si：0.20～0.55％，Mn：0.70～1.65％，S：0～0.01％，P：0～0.015％，Mo：0～0.50％，Ni：1.50～3.50％，Cr：0～3.00％，V：0～0.10％，Cu：0～0.10％，其余为Fe；
对所述工件进行退火。
可选地，所述预热待焊接的工件，包括：
测量所述工件的待焊接区域的厚度；
若所述待焊接区域的厚度不超过30mm，预热所述工件至80℃～100℃；
若所述待焊接区域的厚度大于30mm，预热所述工件至100℃～150℃。
可选地，所述保护气体中氩气与二氧化碳的体积比为80％∶20％。
可选地，保护气体的流量为15L/min～35L/min。
可选地，对所述工件进行熔化极气体保护焊时，控制焊接电流为220A～240A，焊接电压为24V～28V，焊接速度为28cm/min～35cm/min。
可选地，焊接时焊丝干伸长为10mm～14mm。
可选地，焊接时控制层间温度为80℃～150℃。
可选地，退火温度低于921A钢的相变温度。
可选地，所述对所述工件进行退火，包括：
将所述工件逐渐加热至380℃～420℃后保温1h～2h；
将所述工件逐渐加热至510℃～530℃并保温5h～6h。
可选地，若所述工件的温度超过400℃，控制温度上升的速度不超过200℃/h。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过对待焊接的工件整体进行预热，可以降低焊接接头的温度梯度，避免裂纹的产生，通过采用氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气体，电弧稳定，飞溅小，焊缝成型美观，采用熔化极气体保护焊进行焊接，焊接过程中电弧及熔池的加热熔化情况清晰可见，便于发现焊接过程中产生的问题并调整，利于提高焊缝质量。该焊丝与921A钢匹配较好，采用该焊丝进行焊接，形成的焊缝质量好，能够满足921A钢的焊接要求，保证焊接接头具有较高的强度及良好的冲击韧性，退火可以有利于释放工件的应力，避免焊接后出现裂纹，避免焊接接头冲击韧性降低，从而提高了921A钢的焊接质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种921A钢的焊接方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种921A钢的焊接方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种工件的焊接过程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种921A钢的焊接方法的流程图。如图1所示，该焊接方法包括：
S11：对待焊接的工件整体进行预热。
S12：对工件进行熔化极气体保护焊。
以氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气体，焊接所采用的焊丝的化学成分质量百分比组成为：
C：0～0.08％，Si：0.20～0.55％，Mn：0.70～1.65％，S：0～0.01％，P：0～0.015％，Mo：0～0.50％，Ni：1.50～3.50％，Cr：0～3.00％，V：0～0.10％，Cu：0～0.10％，其余为Fe。
S13：对工件进行退火。
通过对待焊接的工件整体进行预热，可以降低焊接接头的温度梯度，避免裂纹的产生，通过采用氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气体，电弧稳定，飞溅小，焊缝成型美观，采用熔化极气体保护焊进行焊接，焊接过程中电弧及熔池的加热熔化情况清晰可见，便于发现焊接过程中产生的问题并调整，利于提高焊缝质量。该焊丝与921A钢匹配较好，采用该焊丝进行焊接，形成的焊缝质量好，能够满足921A钢的焊接要求，保证焊接接头具有较高的强度及良好的冲击韧性，退火可以有利于释放工件的应力，避免焊接后出现裂纹，避免焊接接头冲击韧性降低，从而提高了921A钢的焊接质量。
此外，熔化极气体保护焊相比于手工焊条电弧焊，焊缝外观质量也更好，还具有更高的焊接效率，相比于埋弧自动焊，不仅可以适用于较长的平直焊缝或圆周焊缝，还可以适用于其他形式的焊缝，局限性更小。
图2是本发明实施例提供的一种921A钢的焊接方法的流程图。如图2所示，该焊接方法包括：
S21：测量工件的待焊接区域的厚度。
待焊接区域可以是工件的焊接接头处的厚度。图3是本发明实施例提供的一种工件的焊接过程示意图。如图3所示，待焊接的工件10可以包括待焊接的第一钢板11和第二钢板12，焊接接头为对接接头，待焊接区域的厚度为对接处钢板的厚度。第一钢板11的待焊接区域的厚度D和第二钢板12的待焊接区域的厚度d可以相同也可以不同。
S22：对待焊接的工件整体进行预热。
若待焊接区域的厚度不超过30mm，预热工件至80℃～100℃。
若待焊接区域的厚度大于30mm，预热工件至100℃～150℃。
通过预热可以降低焊接接头的温度梯度，可以降低工件的应力，减少裂纹的产生，有利于提高焊接质量。厚度较大的工件更容易出现裂纹，对于厚度较大的工件，预热温度较高，可以更好地降低工件内部的应力，减少裂纹产生。例如第一钢板11的待焊接区域的厚度D为20mm，可以将第一钢板11预热至85℃，第一钢板11的待焊接区域的厚度D为35mm，可以将第一钢板11的工件预热至130℃。预热的温度可以与待焊接区域的厚度呈正相关关系。第一钢板11和第二钢板12的厚度相同，第一钢板11和第二钢板12可以共同进行预热，第一钢板11和第二钢板12的厚度不同，第一钢板11和第二钢板12可以共同进行预热，也可以单独预热。
示例性地，预热时可以采用火焰加热、加热炉加热或远红外加热。
S23：对工件进行熔化极气体保护焊。
在进行熔化极气体保护焊时，以氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气体。
可选地，保护气体中氩气与二氧化碳的体积比可以为80％∶20％。氩气和二氧化碳的比例对金属的飞溅以及焊缝的美观有影响，将氩气和二氧化碳的体积比设置在该比例下，金属的飞溅较小，而且焊缝成型较美观。
可选地，保护气体的流量可以为15L/min～35L/min。保护气体的流量过大或过小会使焊缝中产生较多的气孔，从而影响焊接质量，导致焊缝处强度降低。
在焊接时，所采用的焊丝成分与921A钢相匹配，以提高焊接质量。可选地，焊接所采用的焊丝的化学成分质量百分比组成可以为：
C：0～0.08％，Si：0.20～0.55％，Mn：0.70～1.65％，S：0～0.01％，P：0～0.015％，Mo：0～0.50％，Ni：1.50～3.50％，Cr：0～3.00％，V：0～0.10％，Cu：0～0.10％，其余为Fe。通过对焊接后的焊缝进行检验，采用该焊丝进行焊接，形成的焊缝质量较好，能够较好地满足921A钢的焊接要求。焊丝的直径可以为1.2mm。
可选地，焊接时焊丝干伸长可以为10mm～14mm。焊丝干伸长的变化会引起电弧弧长的变化，从而使焊接电流和焊接电压发生变化，造成焊接过程不稳定，焊丝干伸长过短，飞溅金属容易堵塞喷嘴，焊丝干伸长过长，使喷嘴与工件的距离增大，保护气体的保护效果变差，都会影响焊接质量，将焊丝干伸长设置在该范围内，可以确保有较好的焊接质量。
示例性地，焊接时，确保焊枪在垂直于焊缝的方向上不摆动，以减少熔池在焊缝横截面上的高温停留时间，能够提高工件的冲击韧性。焊接时可以采用多层多道焊的方式进行焊接。
对于焊缝较长的工件，可以采用分段退焊的方式进行焊接，分段退焊即将工件的接缝划分成若干段，逐段焊接，每段施焊方向与整条焊缝增长方向相反。这样有利于减小焊接变形，提高焊接质量。
可选地，焊接时可以控制层间温度为80℃～150℃。层间温度过高会引起焊接热影响区的晶粒粗大，使焊缝强度及低温冲击韧性下降，层间温度过低则可能在焊接过程中产生裂纹。
示例性地，在测量层间温度时，可以采用接触式测温仪进行测量，测量位置与焊缝之间的间距可以为50mm～80mm。
若焊接过程中，层间温度低于80℃，应进行加热，使层间温度上升至80℃～150℃。若焊接过程中，层间温度超过150℃，需要进行冷却，使层间温度降低至80℃～150℃。
焊接过程中，以氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气体，控制焊接电流为220A～240A，焊接电压为24V～28V，焊接速度为28cm/min～35cm/min。如果焊接电流过小，电弧不稳定，熔深小，易造成未焊透和夹渣等缺陷，生产率低，焊接电流过大，则容易产生咬边和烧穿等焊接缺陷，引起飞溅。焊接电压过高，会导致电弧过长，电弧燃烧不稳定，引起金属的飞溅，且容易产生气孔。焊接电压太低，电弧功率会过小，焊丝熔化速度过慢，焊丝容易插向母材引起金属的飞溅，从而降低焊接质量。焊接速度过快，会导致熔池温度不够，易造成未焊透，未熔合，焊缝成型不良。通过控制焊接电流、焊接电压和焊接速度，提高921A钢的焊接质量。
S24：对工件进行退火。
其中，退火温度可以低于921A钢的相变温度。退火温度低于921A钢的相变温度，可以较好地释放工件的应力，避免焊接后出现裂纹，从而提高焊接质量。退火可以在退火炉中进行。
可选地，退火温度可以为510℃～530℃。在该温度范围内，可以较好地释放工件的应力，提高焊接质量。
实现时，对工件进行退火时，可以先将工件逐渐加热至380℃～420℃后保温1h～2h，再将工件逐渐加热至510℃～530℃并保温5h～6h。先加热到380℃～420℃并保温1h～2h，可以使工件有足够时间充分释放应力，然后再进行加热，进一步释放应力。
可选地，若工件的温度超过400℃，控制温度上升的速度不超过200℃/h。在退火过程中，将工件的温度加热到400℃以上之后，将温度上升的速度控制在不超过200℃/h，可以使工件能够充分释放应力，避免焊接后工件上形成裂纹。
在510℃～530℃保温5h～6h后，可以将工件自然冷却至室温，以结束退火。
在完成退火后，可以对工件进行检测，确保焊接满足921A钢的焊接要求。例如可以采用射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤，还可以检测焊接接头的抗拉强度，确保射线探伤II级合格、超声波探伤I级合格、磁粉探伤合格，焊接接头抗拉强度应不小于655M，冲击韧性(-20℃)不小于38J。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种921A钢的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括：
对待焊接的工件整体进行预热；
对所述工件进行熔化极气体保护焊，以氩气和二氧化碳的混合气体作为保护气体，焊接所采用的焊丝的化学成分质量百分比组成为：
C：0～0.08％，Si：0.20～0.55％，Mn：0.70～1.65％，S：0～0.01％，P：0～0.015％，Mo：0～0.50％，Ni：1.50～3.50％，Cr：0～3.00％，V：0～0.10％，Cu：0～0.10％，其余为Fe；
对所述工件进行退火。
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述对待焊接的工件整体进行预热，包括：
测量所述工件的待焊接区域的厚度；
若所述待焊接区域的厚度不超过30mm，预热所述工件至80℃～100℃；
若所述待焊接区域的厚度大于30mm，预热所述工件至100℃～150℃。
3.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，所述保护气体中氩气与二氧化碳的体积比为80％∶20％。
4.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，保护气体的流量为15L/min～35L/min。
5.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，对所述工件进行熔化极气体保护焊时，控制焊接电流为220A～240A，焊接电压为24V～28V，焊接速度为28cm/min～35cm/min。
6.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，焊接时焊丝干伸长为10mm～14mm。
7.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，焊接时控制层间温度为80℃～150℃。
8.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于，退火温度低于921A钢的相变温度。
9.根据权利要求8所述的焊接方法，其特征在于，所述对所述工件进行退火，包括：
将所述工件逐渐加热至380℃～420℃后保温1h～2h；
将所述工件逐渐加热至510℃～530℃并保温5h～6h。
10.根据权利要求9所述的焊接方法，其特征在于，若所述工件的温度超过400℃，控制温度上升的速度不超过200℃/h。
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