CN110253123B - 一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及焊接技术领域，其公开了一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，包括如下工艺步骤：(1)钢板切割、(2)焊丝选择、(3)钢板预处理、(4)钢板拼接和定位、(5)安装背保护工装、(6)充背保护气体、(7)焊接；其中的焊接工艺参数为：等离子弧焊接设备的电源极性为直流正接，等离子弧焊枪的钨极类型为铈钨极WCe‑20、直径为φ4.0mm；背保护气、焊接正面保护气体均为98％的氩气与2％的氮气的混合气体，等离子气、拖罩气为纯度等级99.99％的氩气；等离子气流量5.5～6.0L/min，焊接正面保护气体、拖罩气的流量均为25～30L/min，焊接电流220～240A、电压27～29V，焊接速度19～21cm/min，热输入量1.02‑1.32KJ/mm。本发明可提高焊接效率，降低生产成本，同时提高焊接的质量。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺。
背景技术
将于2020年1月1日开始生效的硫排放限制规则，要求硫排放量保持在0.50％以下。因此，船用脱硫塔的设计与建造必然会成为一种趋势。作为脱硫塔建造的主要材料超级双相不锈钢2507(UNS S32750)，是一种铁素体—奥氏体(双相)不锈钢，由于该钢的铬和钼的含量都很高，因此具有极好的抗点腐蚀、缝隙腐蚀的能力、较强的抗氯化物腐蚀能力和较高的导热性和较低的热膨胀系数，双相显微组织保证了该钢具有很高的抗应力腐蚀破裂的能力，而且机械强度也很高，可用于条例恶劣，高温及强腐蚀介质的环境中。
现有技术中，对于超级双相不锈钢2507的焊接，焊条电弧焊(SMAW)，埋弧焊(SAW)，药芯焊丝气保护焊(FCAW)，手工氩弧焊(TIG)等方法得到了应用，但是效率偏低。因此加强对新技术、新材料、新方法的理论研究与实践应用探索可促进产品的推广和普及，也能为社会的经济发展带来更大的效益。
焊接参数的选择对超级双相不锈钢2507的焊接尤为重要，它直接影响到焊缝金属中铁素体的体积分数。如果焊接热输入过小，可能会生成过量的铁素体组织；如果热输入量过大，尽管可以获得足够的奥氏体，但同时也会造成热影响区的铁素体晶粒长大，使焊接接头力学性能下降。
因此，有必要开发出一种焊接效率较高并能提高焊接质量的新的焊接工艺。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，旨在提高焊接效率，降低生产成本，同时提高焊接的质量。具体的技术方案如下：
一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，包括如下工艺步骤：
(1)钢板切割：采用2507不锈钢钢板，按设计要求进行切割成形；
(2)焊丝选择：采用直径为φ1.2mm的焊丝作为等离子弧焊接时旁路送丝的焊丝；
(3)钢板预处理：焊接前对不锈钢钢板的焊接区域进行表面预处理；
(4)钢板拼接和定位：将需要焊接的不锈钢钢板进行对接，对接后对不锈钢钢板进行点焊定位，所述点焊定位的位置位于不锈钢钢板背面的对接接缝处；
(5)安装背保护工装：在不锈钢钢板背面的对接接缝部位安装背保护盒子；
(6)充背保护气体：向背保护盒子内充入背保护气；
(7)焊接：使用具有等离子弧焊枪和旁路送丝装置的等离子弧焊接设备，调节好等离子弧焊枪和旁路送丝装置的位置，设定好焊接工艺参数，采用等离子弧焊兼旁通送丝的方式进行焊接，并使用拖罩对焊后冷却中的焊缝进行拖罩气保护；
其中，所述焊丝采用AWS A5.9：ER2594焊丝；
其中，所述焊接工艺参数为：等离子弧焊接设备的电源极性为直流正接，等离子弧焊枪的钨极类型为铈钨极WCe-20、直径为φ4.0mm，等离子气流量5.5～6.0L/min，焊接正面保护气体、拖罩气的流量均为25～30L/min，焊接电流220～240A、电压27～29V，焊接速度19～21cm/min，热输入量1.02-1.32KJ/mm；
其中，所述背保护气、焊接正面保护气体均为98％的氩气与2％的氮气的混合气体；所述等离子气、拖罩气均使用纯度等级达到99.99％的氩气。
上述技术方案中，双相不锈钢2507的焊接采用等离子弧与旁路加丝相结合的方法实现一次焊接双面成形，其充分利用等离子弧的能力聚集效应来实现小孔穿孔熔化焊接并减少了热影响区和热变形，且通过填充焊丝来提高穿孔等离子弧焊接过程的稳定性，从而可以降低对工件对接装配精度的要求，有利于防止焊穿，并能形成良好的焊缝余高，由此提高了双相不锈钢2507焊接的效率和质量。而且，由于焊前不需要打坡口，由此简化了生产工序，降低了生产成本。
另外，本发明采用背保护盒子和背保护气对焊缝的背面进行保护，并结合拖罩和拖罩气进行焊缝的冷却，其能够有效提高焊缝的抗腐蚀性能。由于在焊接正面保护气体和背保护气中加入了2％的氮气，其可以促进和控制奥氏体的形成，有利于形成合适比例的铁素体与奥氏体的双相焊缝组织，从而提高双相不锈钢2507的综合性能。另外等离子弧焊接中旁路加丝用的焊材用量较小，是一种比较经济的焊接方法。
作为背保护气流量控制和焊丝送丝速度控制的优选方案，所述背保护气的流量为25～30L/min，所述焊丝送丝速度为0.9-1.1m/min。
本发明中，所述焊接工艺参数还包括：焊接位置为平焊，不锈钢钢板厚度覆盖范围5.6-8.8毫米，接头形式为对接I型接口，无坡口，间隙为0-0.5毫米。
通过上述工艺参数的优化，进一步提高了双相不锈钢2507焊接的稳定性和焊接的质量。
本发明中，所述钢板预处理工序中的表面预处理包括使用不锈钢抛光片对焊接区域进行抛光处理。
优选的，所述钢板拼接和定位工序中的点焊固定采用TIG焊。
优选的，所述钢板预处理工序中，在表面预处理前做好不锈钢钢板的综合保护措施，所述综合保护措施包括如下内容：
(1)使用卡车运输不锈钢钢板时，应避免不锈钢钢板与卡车的钢质表面直接接触；
(2)需在木制专用搁架上堆放不锈钢钢板时，做好每张不锈钢钢板的保护工作，不可随意堆放在场地上，不锈钢钢板存放区域应与碳钢存储区域相分开；
(3)应使用专用吊具吊装不锈钢钢板，所述专用吊具包括不锈钢吸盘机、不锈钢钢板钩、竖吊钳以及抬吊钳，吊带需保持清洁度，严禁用钢丝绳吊运不锈钢钢板；
(4)需佩带干净的手套接触不锈钢钢板；
(5)需穿戴鞋套进行作业，禁止直接踩在不锈钢钢板上；
(6)不锈钢钢板下料切割采用激光切割机，不锈钢钢板现场切割采用便携式等离子切割机。
上述在表面预处理前进行不锈钢钢板的综合保护措施较为全面，有利于防止有害元素渗透至不锈钢钢板表面，从而提高了双相不锈钢2507的防腐蚀性能。
作为进一步的改进，本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺还包括控制系统、焊接机械手和用于在线检测不锈钢钢板对接接缝间隙的接缝间隙检测装置；所述旁路送丝装置包括旁路送丝枪和连接所述旁路送丝枪的自动送丝装置，所述自动送丝装置包括送丝电机；所述接缝间隙检测装置、等离子弧焊枪、旁路送丝枪分别安装在所述焊接机械手上；所述焊接机械手、接缝间隙检测装置和送丝电机分别连接所述控制系统。
上述通过设置接缝间隙检测装置，并将接缝间隙检测装置、送丝电机与控制系统连接起来，有利于控制系统根据不锈钢钢板的对接接缝的间隙变化，适时调整旁路送丝装置的送丝速度，在对接焊缝间隙较大的部位加大送丝速度，从而可以进一步提高穿孔等离子弧焊接过程的稳定性，防止焊穿，并能形成更加均匀的焊缝余高。
作为使用上述控制系统、焊接机械手和接缝间隙检测装置进行焊接的优选方案之一，焊接前控制系统预先通过安装在焊接机械手上的接缝间隙检测装置对不锈钢钢板对接接缝的各处间隙进行检测并进行记录，焊接时控制系统根据所检测到的不锈钢钢板对接接缝的各处间隙来控制和调节送丝电机的送丝速度，且使得送丝电机的送丝速度与不锈钢钢板对接接缝的间隙的大小成正比例关系。
作为使用上述控制系统、焊接机械手和接缝间隙检测装置进行焊接的优选方案之二，所述接缝间隙检测装置安装在等离子弧焊枪的前端，焊接时控制系统通过安装在焊接机械手上的接缝间隙检测装置对不锈钢钢板对接接缝的各处间隙进行在线检测并进行记录，且焊接时控制系统根据所检测到的不锈钢钢板对接接缝的各处间隙来控制和调节送丝电机的送丝速度，且使得送丝电机的送丝速度与不锈钢钢板对接接缝的间隙的大小成正比例关系。
作为对上述焊接工艺的进一步改进，焊接过程中对所述背保护盒子内的背保护气体进行恒压控制，所述接缝间隙检测装置通过检测不锈钢钢板对接接缝处泄漏的背保护气的风量大小来间接测量接缝间隙；其中，所述接缝间隙检测装置包括一固定在焊接机械手上的支架、设置在所述支架上可上下移动的薄片组件，所述薄片组件包括用于贴近不锈钢钢板对接接缝的轻质薄片、连接在所述轻质薄片上平面上的若干数量竖立设置的导向针，所述支架设置有导向孔，所述薄片组件通过所述导向针上下移动地设置在所述导向孔中，所述支架的上部设置有对准所述轻质薄片的红外测距传感器，所述红外测距传感器连接控制系统。
上述接缝间隙检测装置采用了薄片组件与红外测距传感器来检测不锈钢钢板的对接接缝缝隙，并与恒压的背保护气相结合，具有结构简单、工作可靠的优势。在对接接缝缝隙大的部位，从对接接缝正面泄漏出的气体流量大；反之，在对接接缝缝隙小的部位，从对接接缝正面泄漏出的气体流量小。不同的恒压气体流量向上吹动薄片组件所形成的轻质薄片高度不同，通过红外测距传感器测量出轻质薄片的高度和变化，就能知道对接接缝缝隙的大小和变化。
本发明的接缝间隙检测装置中，在导向针的上端固定有铁磁性材料制作的限位头，在所述支架上位于所述限位头的正上方固定有磁铁片。当不使用接缝间隙检测装置时，可以将薄片组件向上推移使得限位头吸附在磁铁片上；当使用接缝间隙检测装置时，可以将薄片组件向下推移使得限位头脱离磁铁片。
优选的，所述旁路送丝枪采用熔化极焊枪。
优先的，所述控制系统采用微机控制系统。
作为本发明进一步的改进，在所述钢板对接接缝的正面还粘贴有用于减少背保护气体泄漏的美纹纸压敏胶粘带，所述美纹纸压敏胶粘带的外表面还连接有双面胶带，所述接缝间隙检测装置的前端设置有胶粘带自动撕离器，所述胶粘带自动撕离器包括连接在所述支架前端且向下设置的升降臂，所述升降臂的下端连接有水平设置的定位轴，所述升降臂的上端设置有重力压锤，所述定位轴上空套有收卷滚圈，所述双面胶带的端头与所述收卷滚圈相粘接，焊接过程中所述收卷滚圈跟随焊接机械手同步前进并将粘贴在钢板对接接缝正面的美纹纸压敏胶粘带逐渐以收卷的方式撕去。
焊接前，将美纹纸压敏胶粘带连同双面胶带的端头粘接在收卷滚圈上，焊接过程中，收卷滚圈始终压在美纹纸压敏胶粘带外表面的双面胶带上，随着焊接机械手带动焊枪的前进，胶粘带自动撕离器将焊枪前方的美纹纸压敏胶粘带逐步撕去，位于胶粘带自动撕离器之后的接缝间隙检测装置进行对接接缝间隙的测量，控制系统根据检测到的接缝间隙自动调整旁通送丝的送丝速度。
上述通过设置胶粘带自动撕离器，一方面大幅度减少了背保护气体的流失、节约了成本，另一方面也有利于提高背保护气的压力的稳定性，且操作的自动化程度高。
本发明的有益效果是：
第一，本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，双相不锈钢2507的焊接采用等离子弧与旁路加丝相结合的方法实现一次焊接双面成形，其充分利用等离子弧的能力聚集效应来实现小孔穿孔熔化焊接并减少了热影响区和热变形，且通过填充焊丝来提高穿孔等离子弧焊接过程的稳定性，从而可以降低对工件对接装配精度的要求，有利于防止焊穿，并能形成良好的焊缝余高，由此提高了双相不锈钢2507焊接的效率和质量。
第二，本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，由于焊前不需要打坡口，由此简化了生产工序，降低了生产成本。
第三，本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，采用背保护盒子和背保护气对焊缝的背面进行保护，并结合拖罩和拖罩气进行焊缝的冷却，其能够有效提高焊缝的抗腐蚀性能。由于在焊接正面保护气体和背保护气中加入了2％的氮气，其可以促进和控制奥氏体的形成，有利于形成合适比例的铁素体与奥氏体的双相焊缝组织，从而提高双相不锈钢2507的综合性能。另外等离子弧焊接中旁路加丝用的焊材用量较小，是一种比较经济的焊接方法。
第四，本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，通过工艺参数的优化，进一步提高了双相不锈钢2507焊接的稳定性和焊接的质量。
第五，本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，在表面预处理前进行不锈钢钢板的综合保护措施较为全面，有利于防止有害元素渗透至不锈钢钢板表面，从而提高了双相不锈钢2507的防腐蚀性能。
第六，本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，通过设置接缝间隙检测装置，并将接缝间隙检测装置、送丝电机与控制系统连接起来，有利于控制系统根据不锈钢钢板的对接接缝的间隙变化，适时调整旁路送丝装置的送丝速度，在对接焊缝间隙较大的部位加大送丝速度，从而可以进一步提高穿孔等离子弧焊接过程的稳定性，防止焊穿，并能形成更加均匀的焊缝余高。
第七，本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，接缝间隙检测装置采用了薄片组件与红外测距传感器来检测不锈钢钢板的对接接缝缝隙，并与恒压的背保护气相结合，具有结构简单、工作可靠的优势。在对接接缝缝隙大的部位，从对接接缝正面泄漏出的气体流量大；反之，在对接接缝缝隙小的部位，从对接接缝正面泄漏出的气体流量小。不同的恒压气体流量向上吹动薄片组件所形成的轻质薄片高度不同，通过红外测距传感器测量出轻质薄片的高度和变化，就能知道对接接缝缝隙的大小和变化。
第八，本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，通过设置胶粘带自动撕离器，一方面大幅度减少了背保护气体的流失、节约了成本，另一方面也有利于提高背保护气的压力的稳定性，且操作的自动化程度高。
附图说明
图1是本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺的工艺流程示意图；
图2是本发明中的焊接机械手上设置等离子弧焊枪、旁路送丝装置和接缝间隙检测装置的结构示意图；
图3是图2的K向局部放大视图；
图4是在图2的基础上进一步改进的结构示意图(增加了胶粘带自动撕离器)；
图5是图4的局部放大视图。
图中：1、不锈钢钢板，2、对接接缝，3、背保护盒子，4、等离子弧焊枪，5、旁路送丝装置，6、拖罩，7、控制系统，8、焊接机械手(前端夹持部分)，9、接缝间隙检测装置；10、旁路送丝枪，11、送丝电机；12、气体压力传感器，13、支架，14、薄片组件，15、轻质薄片、16、导向针，17、红外测距传感器，18、限位头，19、磁铁片，20、背保护气输气管路。
图中：21、美纹纸压敏胶粘带，22、双面胶带，23、收卷滚圈，24、定位轴，25、升降臂，26、重力压锤。27、胶粘带自动撕离器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，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。
实施例1：
如图1至5所示为本发明的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺的实施例，包括如下工艺步骤：
(1)钢板切割：采用2507不锈钢钢板，按设计要求进行切割成形；
(2)焊丝选择：采用直径为φ1.2mm的焊丝作为等离子弧焊接时旁路送丝的焊丝；
(3)钢板预处理：焊接前对不锈钢钢板的焊接区域进行表面预处理；
(4)钢板拼接和定位：将需要焊接的不锈钢钢板进行对接，对接后对不锈钢钢板进行点焊定位，所述点焊定位的位置位于不锈钢钢板背面的对接接缝处；
(5)安装背保护工装：在不锈钢钢板背面的对接接缝部位安装背保护盒子；
(6)充背保护气体：向背保护盒子内充入背保护气；
(7)焊接：使用具有等离子弧焊枪和旁路送丝装置的等离子弧焊接设备，调节好等离子弧焊枪和旁路送丝装置的位置，设定好焊接工艺参数，采用等离子弧焊兼旁通送丝的方式进行焊接，并使用拖罩对焊后冷却中的焊缝进行拖罩气保护；
其中，所述焊丝采用AWS A5.9：ER2594焊丝；
其中，所述焊接工艺参数为：等离子弧焊接设备的电源极性为直流正接，等离子弧焊枪的钨极类型为铈钨极WCe-20、直径为φ4.0mm，等离子气流量5.5～6.0L/min，焊接正面保护气体、拖罩气的流量均为25～30L/min，焊接电流220～240A、电压27～29V，焊接速度19～21cm/min，热输入量1.02-1.32KJ/mm；
其中，所述背保护气、焊接正面保护气体均为98％的氩气与2％的氮气的混合气体；所述等离子气、拖罩气均使用纯度等级达到99.99％的氩气。
上述技术方案中，双相不锈钢2507的焊接采用等离子弧与旁路加丝相结合的方法实现一次焊接双面成形，其充分利用等离子弧的能力聚集效应来实现小孔穿孔熔化焊接并减少了热影响区和热变形，且通过填充焊丝来提高穿孔等离子弧焊接过程的稳定性，从而可以降低对工件对接装配精度的要求，有利于防止焊穿，并能形成良好的焊缝余高，由此提高了双相不锈钢2507焊接的效率和质量。而且，由于焊前不需要打坡口，由此简化了生产工序，降低了生产成本。
另外，本实施例采用背保护盒子和背保护气对焊缝的背面进行保护，并结合拖罩和拖罩气进行焊缝的冷却，其能够有效提高焊缝的抗腐蚀性能。由于在焊接正面保护气体和背保护气中加入了2％的氮气，其可以促进和控制奥氏体的形成，有利于形成合适比例的铁素体与奥氏体的双相焊缝组织，从而提高双相不锈钢2507的综合性能。另外等离子弧焊接中旁路加丝用的焊材用量较小，是一种比较经济的焊接方法。
作为背保护气流量控制和焊丝送丝速度控制的优选方案，所述背保护气的流量为25～30L/min，所述焊丝送丝速度为0.9-1.1m/min。
本实施例中，所述焊接工艺参数还包括：焊接位置为平焊，不锈钢钢板厚度覆盖范围5.6-8.8毫米，接头形式为对接I型接口，无坡口，间隙为0-0.5毫米。
通过上述工艺参数的优化，进一步提高了双相不锈钢2507焊接的稳定性和焊接的质量。
本实施例中，所述钢板预处理工序中的表面预处理包括使用不锈钢抛光片对焊接区域进行抛光处理。
优选的，所述钢板拼接和定位工序中的点焊固定采用TIG焊。
优选的，所述钢板预处理工序中，在表面预处理前做好不锈钢钢板的综合保护措施，所述综合保护措施包括如下内容：
(1)使用卡车运输不锈钢钢板时，应避免不锈钢钢板与卡车的钢质表面直接接触；
(2)需在木制专用搁架上堆放不锈钢钢板时，做好每张不锈钢钢板的保护工作，不可随意堆放在场地上，不锈钢钢板存放区域应与碳钢存储区域相分开；
(3)应使用专用吊具吊装不锈钢钢板，所述专用吊具包括不锈钢吸盘机、不锈钢钢板钩、竖吊钳以及抬吊钳，吊带需保持清洁度，严禁用钢丝绳吊运不锈钢钢板；
(4)需佩带干净的手套接触不锈钢钢板；
(5)需穿戴鞋套进行作业，禁止直接踩在不锈钢钢板上；
(6)不锈钢钢板下料切割采用激光切割机，不锈钢钢板现场切割采用便携式等离子切割机。
上述在表面预处理前进行不锈钢钢板的综合保护措施较为全面，有利于防止有害元素渗透至不锈钢钢板表面，从而提高了双相不锈钢2507的防腐蚀性能。
作为进一步的改进，本实施例的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺还包括控制系统7、焊接机械手8和用于在线检测不锈钢钢板1对接接缝2间隙的接缝间隙检测装置9；所述旁路送丝装置5包括旁路送丝枪10和连接所述旁路送丝枪10的自动送丝装置，所述自动送丝装置包括送丝电机11；所述接缝间隙检测装置9、等离子弧焊枪4、旁路送丝枪10分别安装在所述焊接机械手8上；所述焊接机械手8、接缝间隙检测装置9和送丝电机11分别连接所述控制系统7。
上述通过设置接缝间隙检测装置9，并将接缝间隙检测装置9、送丝电机11与控制系统7连接起来，有利于控制系统7根据不锈钢钢板1的对接接缝2的间隙变化，适时调整旁路送丝装置5的送丝速度，在对接焊缝2间隙较大的部位加大送丝速度，从而可以进一步提高穿孔等离子弧焊接过程的稳定性，防止焊穿，并能形成更加均匀的焊缝余高。
作为使用上述控制系统7、焊接机械手8和接缝间隙检测装置9进行焊接的优选方案之一，焊接前控制系统7预先通过安装在焊接机械手8上的接缝间隙检测装置9对不锈钢钢板1对接接缝2的各处间隙进行检测并进行记录，焊接时控制系统7根据所检测到的不锈钢钢板1对接接缝2的各处间隙来控制和调节送丝电机11的送丝速度，且使得送丝电机11的送丝速度与不锈钢钢板1对接接缝2的间隙的大小成正比例关系。
作为使用上述控制系统7、焊接机械手8和接缝间隙检测装置9进行焊接的优选方案之二，所述接缝间隙检测装置9安装在等离子弧焊枪4的前端，焊接时控制系统通过安装在焊接机械手8上的接缝间隙检测装置9对不锈钢钢板1对接接缝2的各处间隙进行在线检测并进行记录，且焊接时控制系统7根据所检测到的不锈钢钢板1对接接缝2的各处间隙来控制和调节送丝电机11的送丝速度，且使得送丝电机11的送丝速度与不锈钢钢板1对接接缝2的间隙的大小成正比例关系。
作为对上述焊接工艺的进一步改进，焊接过程中对所述背保护盒子3内的背保护气体进行恒压控制，所述接缝间隙检测装置9通过检测不锈钢钢板1对接接缝2处泄漏的背保护气的风量大小来间接测量接缝间隙；其中，所述接缝间隙检测装置9包括一固定在焊接机械手8上的支架13、设置在所述支架13上可上下移动的薄片组件14，所述薄片组件14包括用于贴近不锈钢钢板1对接接缝2的轻质薄片15、连接在所述轻质薄片15上平面上的若干数量竖立设置的导向针16，所述支架13设置有导向孔，所述薄片组件14通过所述导向针16上下移动地设置在所述导向孔中，所述支架13的上部设置有对准所述轻质薄片15的红外测距传感器17，所述红外测距传感器17连接控制系统7。
上述接缝间隙检测装置9采用了薄片组件14与红外测距传感器17来检测不锈钢钢板1的对接接缝2缝隙，并与恒压的背保护气相结合，具有结构简单、工作可靠的优势。在对接接缝缝隙大的部位，从对接接缝正面泄漏出的气体流量大；反之，在对接接缝缝隙小的部位，从对接接缝正面泄漏出的气体流量小。不同的恒压气体流量向上吹动薄片组件14所形成的轻质薄片15高度不同，通过红外测距传感器17测量出轻质薄片15的高度和变化，就能知道对接接缝2缝隙的大小和变化。
本实施例的接缝间隙检测装置中，在导向针16的上端固定有铁磁性材料制作的限位头18，在所述支架13上位于所述限位头18的正上方固定有磁铁片19。当不使用接缝间隙检测装置9时，可以将薄片组件14向上推移使得限位头18吸附在磁铁片19上；当使用接缝间隙检测装置9时，可以将薄片组件14向下推移使得限位头18脱离磁铁片19。
优选的，所述旁路送丝枪10采用熔化极焊枪。
优先的，所述控制系统7采用微机控制系统。
本实施例中，所述混合气体的含量百分比为体积百分比。
作为本实施例进一步的改进，在所述钢板对接接缝2的正面还粘贴有用于减少背保护气体泄漏的美纹纸压敏胶粘带21，所述美纹纸压敏胶粘带21的外表面还连接有双面胶带22，所述接缝间隙检测装置9的前端设置有胶粘带自动撕离器27，所述胶粘带自动撕离器27包括连接在所述支架13前端且向下设置的升降臂25，所述升降臂25的下端连接有水平设置的定位轴24，所述升降臂25的上端设置有重力压锤26，所述定位轴24上空套有收卷滚圈23，所述双面胶带22的端头与所述收卷滚圈23相粘接，焊接过程中所述收卷滚圈23跟随焊接机械手8同步前进并将粘贴在钢板对接接缝2正面的美纹纸压敏胶粘带21逐渐以收卷的方式撕去。
焊接前，将美纹纸压敏胶粘带21连同双面胶带22的端头粘接在收卷滚圈上，焊接过程中，收卷滚圈始终压在美纹纸压敏胶粘带21外表面的双面胶带22上，随着焊接机械手8带动焊枪的前进，胶粘带自动撕离器27将焊枪前方的美纹纸压敏胶粘带21逐步撕去，位于胶粘带自动撕离器27之后的接缝间隙检测装置9进行对接接缝2间隙的测量，控制系统7根据检测到的接缝间隙自动调整旁通送丝的送丝速度。
上述通过设置胶粘带自动撕离器27，一方面大幅度减少了背保护气体的流失、节约了成本，另一方面也有利于提高背保护气的压力的稳定性，且操作的自动化程度高。
实施例2：
采用实施例1的焊接工艺，进行双相不锈钢2507的试板焊接，将焊接试板按照对应检测标准的试样尺寸要求加工，以美国船级社(ABS)材料与焊接规范为指导文件，进行下列项目检测，见下表：
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 (8)
1.一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，其特征在于，包括如下工艺步骤：
（1）钢板切割：采用2507不锈钢钢板，按设计要求进行切割成形；
（2）焊丝选择：采用直径为φ1.2mm的焊丝作为等离子弧焊接时旁路送丝的焊丝；
（3）钢板预处理：焊接前对不锈钢钢板的焊接区域进行表面预处理；
（4）钢板拼接和定位：将需要焊接的不锈钢钢板进行对接，对接后对不锈钢钢板进行点焊定位，所述点焊定位的位置位于不锈钢钢板背面的对接接缝处；
（5）安装背保护工装：在不锈钢钢板背面的对接接缝部位安装背保护盒子；
（6）充背保护气体：向背保护盒子内充入背保护气；
（7）焊接：使用具有等离子弧焊枪和旁路送丝装置的等离子弧焊接设备，调节好等离子弧焊枪和旁路送丝装置的位置，设定好焊接工艺参数，采用等离子弧焊兼旁通送丝的方式进行焊接，并使用拖罩对焊后冷却中的焊缝进行拖罩气保护；
其中，所述焊丝采用AWS A5.9：ER2594焊丝；
其中，所述焊接工艺参数为：等离子弧焊接设备的电源极性为直流正接，等离子弧焊枪的钨极类型为铈钨极WCe-20、直径为φ4.0mm，等离子气流量5.5～6.0L/min，焊接正面保护气体、拖罩气的流量均为25～30L/min，焊接电流220～240A、电压27～29V，焊接速度19～21cm/min，热输入量1.02-1.32KJ/mm；
其中，所述背保护气、焊接正面保护气体均为98%的氩气与2%的氮气的混合气体；所述等离子气、拖罩气均使用纯度等级达到99.99%的氩气；
还包括控制系统、焊接机械手和用于在线检测不锈钢钢板对接接缝间隙的接缝间隙检测装置；所述旁路送丝装置包括旁路送丝枪和连接所述旁路送丝枪的自动送丝装置，所述自动送丝装置包括送丝电机；所述接缝间隙检测装置、等离子弧焊枪、旁路送丝枪分别安装在所述焊接机械手上；所述焊接机械手、接缝间隙检测装置和送丝电机分别连接所述控制系统；焊接过程中对所述背保护盒子内的背保护气体进行恒压控制，所述接缝间隙检测装置通过检测不锈钢钢板对接接缝处泄漏的背保护气的风量大小来间接测量接缝间隙；其中，所述接缝间隙检测装置包括一固定在焊接机械手上的支架、设置在所述支架上可上下移动的薄片组件，所述薄片组件包括用于贴近不锈钢钢板对接接缝的轻质薄片、连接在所述轻质薄片上平面上的若干数量竖立设置的导向针，所述支架设置有导向孔，所述薄片组件通过所述导向针上下移动地设置在所述导向孔中，所述支架的上部设置有对准所述轻质薄片的红外测距传感器，所述红外测距传感器连接控制系统。
2.根据权利要求1所述的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，其特征在于，所述背保护气的流量为25～30L/min，所述焊丝送丝速度为0.9-1.1m/min。
3.根据权利要求1所述的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，其特征在于，所述焊接工艺参数还包括：焊接位置为平焊，不锈钢钢板厚度覆盖范围5.6-8.8毫米，接头形式为对接I型接口，无坡口，间隙为0-0.5毫米。
4.根据权利要求1所述的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，其特征在于，所述钢板预处理工序中的表面预处理包括使用不锈钢抛光片对焊接区域进行抛光处理；所述钢板拼接和定位工序中的点焊固定采用TIG焊。
5.根据权利要求1所述的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，其特征在于，所述钢板预处理工序中，在表面预处理前做好不锈钢钢板的综合保护措施，所述综合保护措施包括如下内容：
（1）使用卡车运输不锈钢钢板时，应避免不锈钢钢板与卡车的钢质表面直接接触；
（2）需在木制专用搁架上堆放不锈钢钢板时，做好每张不锈钢钢板的保护工作，不可随意堆放在场地上，不锈钢钢板存放区域应与碳钢存储区域相分开；
（3）应使用专用吊具吊装不锈钢钢板，所述专用吊具包括不锈钢吸盘机、不锈钢钢板钩、竖吊钳以及抬吊钳，吊带需保持清洁度，严禁用钢丝绳吊运不锈钢钢板；
（4）需佩带干净的手套接触不锈钢钢板；
（5）需穿戴鞋套进行作业，禁止直接踩在不锈钢钢板上；
（6）不锈钢钢板下料切割采用激光切割机，不锈钢钢板现场切割采用便携式等离子切割机。
6.根据权利要求1所述的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，其特征在于，焊接前控制系统预先通过安装在焊接机械手上的接缝间隙检测装置对不锈钢钢板对接接缝的各处间隙进行检测并进行记录，焊接时控制系统根据所检测到的不锈钢钢板对接接缝的各处间隙来控制和调节送丝电机的送丝速度，且使得送丝电机的送丝速度与不锈钢钢板对接接缝的间隙的大小成正比例关系。
7.根据权利要求1所述的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，其特征在于，所述接缝间隙检测装置位于等离子弧焊枪的前面，焊接时控制系统通过安装在焊接机械手上的接缝间隙检测装置对不锈钢钢板对接接缝的各处间隙进行在线检测并进行记录，且焊接时控制系统根据所检测到的不锈钢钢板对接接缝的各处间隙来控制和调节送丝电机的送丝速度，且使得送丝电机的送丝速度与不锈钢钢板对接接缝的间隙的大小成正比例关系。
8.根据权利要求1所述的一种带旁路送丝的双相不锈钢2507的等离子焊接工艺，其特征在于，在所述钢板对接接缝的正面还粘贴有用于减少背保护气体泄漏的美纹纸压敏胶粘带，所述美纹纸压敏胶粘带的外表面还连接有双面胶带，所述接缝间隙检测装置的前端设置有胶粘带自动撕离器，所述胶粘带自动撕离器包括连接在所述支架前端且向下设置的升降臂，所述升降臂的下端连接有水平设置的定位轴，所述升降臂的上端设置有重力压锤，所述定位轴上空套有收卷滚圈，所述双面胶带的端头与所述收卷滚圈相粘接，焊接过程中所述收卷滚圈跟随焊接机械手同步前进并将粘贴在钢板对接接缝正面的美纹纸压敏胶粘带逐渐以收卷的方式撕去。
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