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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