CN111283308A - 一种超低温304ln奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,采用双面钨极氩弧焊双面填丝进行打底焊接,焊丝采用φ2.0mm的ER316LMn,采用焊条电弧焊进行填充盖面焊接,焊条采用φ3.2~4.0mm的E385‑16,焊接接头具有较高的抗拉强度和超低温韧性。坡口采用双面对称V‑V组合型坡口,减小坡口角度。焊接过程中控制层间温度在100℃以下,氩弧焊保护气体采99%Ar+1%N2,控制焊接工艺参数。采用以上工艺可以实现304LN中厚板全位置焊接,且焊接接头热处理后‑196℃冲击功由原来的三十焦提高到80J以上。
Description
技术领域
本发明属于焊接技术领域,涉及一种不锈钢焊接技术,具体涉及一种超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺。
背景技术
304LN奥氏体不锈钢具有较高的强度及优良的超低温韧性和塑形,由于碳含量低,具有优良的耐腐蚀性。与304L相比,加入了0.1%~0.16%的N,提高了强度,特别是在低温环境下,更重要的是增加了耐点蚀和耐隙缝腐蚀能力。304LN于2015年首次被列入国家标准(GB/T 4237-2015和GB/T 3280-2015),牌号为022Cr19Ni10N,304LN常常被用做核级超低温用钢,使用温度通常为-196~-183℃,最低可达-269℃。但用于超低温环境下的304LN在焊接上存在几个难题:
(1)焊接接头力学性能较差
按照化学元素匹配原则,用于焊接304LN的焊材中应含有少量N,与304L相匹配的焊材型号为308L,理所当然的与304LN配套的焊材型号应为308LN(与308L相比添加了少量N),然而在我国不锈钢焊材标准(GB/T 983、GB/T 29713、GB/T17853等)中没有类似型号。目前,国内对于304LN的焊接选用的是常规308L焊材或是镍基焊材,例如,沈子豪,李扬,刘奎周等人的论文《深冷处理对304LN不锈钢板焊接接头组织和力学性能的影响》中对于304LN采用ER308L焊丝进行焊接。郭宝超,薛松,米大为等人的论文《304LN不锈钢与Inconel 690合金厚板光纤激光超窄间隙焊接的研究》中采用镍基焊材ER NiCrFe-7A焊丝进行焊接304LN。镍基焊材熔敷金属具有较高的抗拉强度及良好的超低温韧性,但是价格昂贵,经济性差,同时对于304LN来说属于高匹配的填充材料,母材与焊缝之间会形成“电池腐蚀”效应,对母材造成一定程度的腐蚀。308L焊材熔敷金属抗拉强度一般为530~580MPa,304LN由于加入了少量N,抗拉强度一般为570~610MPa,按照抗拉强度匹配原则,308L焊材在强度上并不匹配,但国内标准规定304LN焊接接头抗拉强度在515MPa以上即合格,因此目前国内仍然采用308L焊材焊接304LN。
常规的308L焊材熔敷金属-196℃冲击功为31~38J左右,能够满足一般民用产品的使用要求。然而对于超低温工况下的高、精、尖项目或军工产品,要求焊接接头-196℃冲击功到达50J以上甚至更高,采用常规308L焊材无法达到要求。
(2)焊后热处理降低焊接接头超低温韧性
对于超低温中厚板产品,为保证结构稳定性,一般采用焊后热处理消除残余应力,而热处理会极大降低焊接接头的超低温韧性。采用308L焊材及常规焊接工艺,无法满足产品的超低温性能。
(3)仰焊位置难度大,无法进行连弧焊
压力容器不锈钢产品可靠的焊接方法为焊条电弧焊和钨极氩弧焊。钨极氩弧焊能够实现全位置焊,但焊接效率低。焊条电弧焊在仰焊位置焊接时,由于铁水流动性差,采用连弧焊会不断掉下熔渣,焊接难度大,焊缝成型差,而采用熄弧焊则焊接效率低下。
目前国内对这几个难题的研究成果几乎没有,鉴于这一现状,有必要深入研究新的焊接工艺用于超低温304LN中厚板全位置的焊接。
发明内容
本发明在现有焊接工艺基础上针对其不足,提供一种超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,从改变焊接材料和改善焊接工艺方面入手来实现超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板全位置焊接。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
一种超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于,包括以步骤:
步骤1、坡口制备:对需要焊接的304LN母材采用坡口机制备坡口,焊缝采用双面V-V组合型坡口,每侧的V-V组合型坡口均由两个不同坡度的V形坡口叠加而成;
步骤2、采用氧乙炔中性焰对坡口及304LN母材两侧进行快速加热,去除水分;
步骤3、点焊固定,将需要焊接的304LN母材进行组对装配,采用双面钨极氩弧焊双面填丝进行点固焊,点固焊结束后对点固焊端头处进行打磨,消除可能出现的熄弧裂纹;
步骤4、打底焊接,采用双面钨极氩弧焊双面填丝对焊缝进行打底焊接,采用钨极氩弧焊在焊缝两侧坡口根部同时进行填丝焊;
步骤5、填充和盖面焊,采用焊条电弧焊全位置对经过打底焊的焊缝两侧坡口进行填充焊接和盖面焊接,焊条选用伊萨E385-16,直径为3.2mm或4.0mm,填充焊第一层只能使用直径为3.2mm的焊条焊接,仰焊只能使用直径为3.2mm的焊条焊接,焊条使用前在220-280℃下烘干,采用摆动焊进行焊接,平焊、横焊、立焊时焊条摆动的幅度小于等于所使用焊条直径的5倍,仰焊时焊条摆动的幅度小于等于所使用焊条直径的4倍。
优选的,所述步骤1中,坡口的参数如下:
所述双面V-V组合型坡口为双面对称型,对于每一面的V-V组合型坡口,大坡口在根部,角度55°~60°,单面高度3-5mm;小坡口在外侧,角度45~55°,单面高度为304LN母材厚度的一半减去大坡口的单面高度。
优选的,所述步骤2中,304LN母材加热范围为坡口两侧25mm-40mm范围的母材。
优选的,所述步骤3中,所述需要焊接的304LN母材进行组对间隙为2~4mm,点固焊缝长度为50~100mm。
优选的,所述步骤3中,点固焊结束后采用砂轮机将点固焊端头处进行打磨,消除可能出现的熄弧裂纹。
优选的,所述步骤3中,点固焊的焊接材料、焊接工艺与双面钨极氩弧焊双面填丝打底焊接相同。
优选的,所述步骤4打底焊接过程中,焊缝两侧采用针对同一坡口根部同一时间同一速度焊接,双面钨极氩弧焊双面填丝焊接参数如下:焊丝选用φ2.0mm的ER316LMn;钨极直径为2.5mm;保护气体为99%Ar+1%N2,焊缝正面和背面坡口保护气体流量为15~20L/min;焊缝正面和背面坡口焊接电弧电压为10~12V,焊接电流为90~100A,焊接速度为60~80mm/min,线能量为6.8~12KJ/cm。
优选的,所述步骤4打底焊接过程中,采用摆动焊进行焊接分别填满焊缝两侧根部大坡口。
优选的,所述步骤4打底焊接过程中,当熄弧时,将电弧引至坡口侧,避免在焊缝中间熄弧,防止产生热裂纹。
优选的,所述步骤5中,焊条电弧焊的焊接参数如下:
平焊、横焊:φ3.2mm的焊条焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为100~120A,控制线能量≤20KJ/cm;φ4.0mm的焊条焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为110~135A,控制线能量≤20KJ/cm;
立焊:φ3.2mm的焊条焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为90~102A,控制线能量≤20KJ/cm;φ4.0mm的焊条焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为100~120A,控制线能量≤20KJ/cm;
仰焊:φ3.2mm的焊条焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为85~100A,控制线能量≤17KJ/cm。
优选的,所述步骤5填充和盖面焊过程中,控制层间温度≤100℃。
优选的,所述钨极氩弧焊采用直流正接电源,焊条电弧焊采用直流反接电源。
具体分析本发明的焊接工艺与传统工艺相比的益处:
压力容器产品对接焊缝坡口角度通常为50~70°,采用这种角度进行中厚板焊接,会消耗大量的焊材,同时增加热输入,增加焊接变形与残余应力,降低焊缝的超低温韧性。但对于采用氩弧焊打底的焊接方法来说,根部坡口角度太小会让喷嘴难以伸入根部,导致焊接缺陷的产生。本发明采用双面V-V组合型坡口,根部采用的大坡口角度正好便于8#规格以下的喷嘴伸入,小坡口角度在不导致坡口两侧出现夹渣的情况下能节约焊材,减小变形。本发明的坡口形式适用于30~80mm中厚板的焊接。
传统工艺由于采用碳弧气刨清根,一般采用非对称X形坡口,坡口间隙为0~1mm,钝边为2~4mm。但采用碳弧气刨的热输入会引起焊接变形,同时也会渗碳,降低耐腐蚀性。本发明采用氩弧焊打底避免了使用碳弧气刨,采用对称的坡口形式,极大减小了焊接变形。由于氩弧焊熔深小,因此钝边为0mm,防止产生未焊透缺陷,为保证根部熔合,坡口间隙为2~4mm最为合理。
产品组对过程中,为使施工方便,一般采用焊条电弧焊进行点固焊,容易产生夹渣缺陷,因此打底焊接前需将点固焊缝去除。而采用双面钨极氩弧焊双面填丝进行点固焊,不仅能保证点固焊缝质量,还能保留点固焊缝。
常规的双面氩弧焊技术为一个焊工填丝焊接,另外一个焊工在背面进行熔融保护,并不填丝,焊缝厚度为3mm左右,对于中厚板来说,填充第一层由于焊条摆动空间限制容易产生夹渣缺陷。采用双面钨极氩弧焊双面填丝,两面焊工在坡口正、背面同时填丝,填满大坡口后焊缝厚度可达8mm,增加了填充第一层焊接时焊条的摆动空间,减小了夹渣缺陷的概率。双面氩弧焊与单面氩弧焊相比,由于双面都有电弧熔融母材,因此热输入大,容易使不锈钢焊缝塑性变差,本发明针对这种情况,选用直径较小的焊丝,较小的焊接参数进行焊接,减小热输入,防止氩弧焊焊缝塑形降低。
ER316LMn焊丝熔敷金属组织几乎为全奥氏体,典型铁素体含量最大为0.5FN,具有优良的超低温韧性,较高的Mn含量可以最大程度减少焊接过程中的热裂纹,同时稳定奥氏体组织。Mo含量在2.5%以上,可以显著提高熔敷金属抗拉强度,0.1%~0.2%的N含量匹配304LN的化学成分。无论是超低温韧性、抗拉强度、化学成分匹配方面,ER316LMn都优于ER308L,适用于304LN的焊接。由于氩弧焊焊接过程中会损伤部分N,因此采用1%N2加入保护气体中,使焊缝中补充焊接过程中损失的N。
伊萨E385-16焊条典型的焊缝金属成分为:C:0.03%,Si:0.5%,Mn:1.0%,Ni:25.5%,Cr:20.5%,Mo:4.8%,Cu:1.7%,N:0.1%,典型的熔敷金属抗拉强度为590MPa,典型的铁素体含量为0,具有优良的超低温韧性。通常S、P、Si含量较低,可以最大程度减少焊接过程中的热裂纹,Mo含量在4%以上,可以显著提高熔敷金属抗拉强度,同时含有0.1%的N。无论是超低温韧性、抗拉强度、化学成分匹配方面,伊萨E385-16都优于E308L焊条,适用于304LN的焊条电弧焊焊接。
不锈钢焊条由于合金含量高导致铁水粘稠,流动性差,焊接过程中铁水在焊缝中间聚集不易散开,因此在仰焊位置焊接时熔渣容易掉下,很难实现连弧焊,因此对于焊条药皮要求很严格。通过对国内外几种知名品牌的385焊条进行仰焊试验,发现既含有N元素又能实现仰焊位置连弧焊的焊条只有伊萨E385-16。为能实现连弧焊,规定仰焊只能采用φ3.2mm的焊条施焊,同时限制焊接线能量≤17KJ/cm,限制焊接过程中焊条的摆动幅度在4倍焊条直径以内,这是由于焊条直径过大,焊接线能量或焊接摆动过大,会导致熔池冷却速度慢,熔渣容易掉下,无法焊接。
由于所采用的焊丝和焊条几乎为全奥氏体焊材,为防止焊接过程中出现热裂纹,同时提高焊缝金属的超低温韧性,限制焊接过程中线能量≤20KJ/cm,限制焊接过程中的摆动幅度。填充焊接第一层,由于摆动空间较小,为防止产生夹渣缺陷,因此规定只能采用φ3.2的焊条焊接。
与传统工艺相比,本发明的优势在于:
采用新的焊接材料和焊接工艺,能够大幅度提高304LN焊接接头的超低温韧性和抗拉强度,特别是焊缝金属在热处理后-196℃冲击功能达50J以上,能够满足超低温环境下高、精、尖项目或军工产品使用要求,满足承压设备工艺评定的要求;同时能够实现304LN全位置焊接,节约焊材,具有良好的经济性,提高了生产效率,能够实现具体工程应用。
附图说明
图1为本发明实施例1焊接、热处理后焊缝的微观金相图;
图2为本发明实施例2焊接、热处理后焊缝的微观金相图;
图3为本发明实施例1和3坡口示意图;
图4为本发明实施例2坡口示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
本发明实施例中的304LN母材为鞍山钢铁集团有限公司生产,其化学成分按重量百分比为:C:0.018%,Si:0.37%,Mn:1.69%,P:0.0247%,S:0.001%,Ni:11.13%,Cr:19.28%,N:0.121%,余量为Fe和其他不可避免的杂质;
本发明实施例1和3中的氩弧焊丝为哈尔滨威尔ER316LMn,直径为2.0mm,其化学成分按重量百分比为:C:0.02%,Si:0.43%,Mn:5.64%,P:0.009%,S:0.006%,Ni:17.17%,Cr:18.59%,Mo:4.26%,Cu:0.01%,N:0.11%;
本发明实施例2中的氩弧焊丝为昆山京群ER308L,直径为2.4mm,其化学成分按重量百分比为:C:0.015%,Si:0.56%,Mn:1.99%,P:0.016%,S:0.01%,Ni:9.62%,Cr:20.15%,Cu:0.01%;
本发明实施例1和3中的焊条为伊萨E385-16。直径为3.2mm的焊条化学成分按重量百分比为:C:0.03%,Si:0.4%,Mn:1.2%,P:0.02%,S:0.004%,Ni:25.4%,Cr:20.5%,Mo:4.6%,Cu:1.7%,N:0.11%;直径为4.0mm的焊条化学成分按重量百分比为:C:0.03%,Si:0.4%,Mn:1.2%,P:0.022%,S:0.003%,Ni:25%,Cr:20.3%,Mo:4.7%,Cu:1.6%,N:0.11%;
本发明实施例2中的焊条为京雷E308L-16,直径为4.0mm,其化学成分按重量百分比为:C:0.03%,Si:0.52%,Mn:1.8%,P:0.02%,S:0.005%,Ni:10.0%,Cr:18.8%,Cu:0.02%;
本发明钨极氩弧焊和焊条电弧焊采用奥太ZX7-400STG氩弧手弧二用焊机。
本发明实施例理化试验标准为NB/T 47014-2011。
实施例1
新的焊接工艺,焊接位置为立焊,工艺步骤如下:
(1)焊前准备
将500×150×40mm(2块)304LN奥氏体不锈钢试板制备双面对称V-V组合型坡口,坡口角度如图3所示;使用砂轮机(采用不锈钢砂轮片)对坡口及其两侧20mm范围进行打磨清理干净,去除油污、杂质;采用氧乙炔中性焰对304LN坡口及母材两侧30mm范围进行快速加热,去除水分;将需焊接的二块试板进行组对装配,钝边为0mm,间隙为3mm,采用双面钨极氩弧焊双面填丝进行点固焊,点固焊时填满双面根部大坡口。点固焊的焊接材料、焊接工艺与双面钨极氩弧焊双面填丝打底焊接相同。点固焊结束后采用砂轮机(不锈钢砂轮片)将点固焊端头处进行打磨,消除可能出现的熄弧裂纹。
(2)双面钨极氩弧焊双面填丝打底焊接
采用双面钨极氩弧焊双面填丝进行打底焊接,两名焊工针对同一坡口两侧根部采用同一时间同一速度焊接,正面坡口由一名焊工采用填丝焊,与此同时,由另外一名焊工在坡口背面同时进行填丝焊,双面保护的同时双面填丝焊。双面钨极氩弧焊双面填丝焊接参数如下:钨极直径为2.5mm;保护气体为Ar+1%N2,正面和背面坡口保护气体流量为18L/min;正面和背面坡口焊接电弧电压为11V,焊接电流为95A,焊接速度为60~80mm/min,线能量为7.8~10.5KJ/cm;打底焊时两名焊工在正、反两面坡口各焊接一层焊缝,填满根部大坡口,采用摆动焊进行焊接。
(3)焊条电弧焊填充、盖面焊接
焊条使用前在250℃下烘烤2h,使用过程中放在保温筒内随用随取;焊条电弧焊的焊接参数如下:填充第一层采用φ3.2的焊条:焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为98A,控制平均线能量≤20KJ/cm;其余焊层焊道采用φ4.0的焊条:焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为113A,控制线能量≤20KJ/cm;焊接过程中焊条摆动的幅度小于等于所使用焊条直径的5倍。
(4)焊后热处理
焊后按照NB/T 47013标准进行RT检测,合格。然后进行570℃×1h热处理,消除部分残余应力。
焊接过程中,控制层间温度在100℃以下,钨极氩弧焊采用直流正接电源,焊条电弧焊采用直流反接电源。
经检测,焊接接头的抗拉强度为592、594MPa,断裂位置为母材,4个侧弯试样完好无裂纹。焊接接头-196℃冲击功分别为:氩弧焊焊缝113J、氩弧焊热影响区171J,焊条电弧焊焊缝101J、焊条电弧焊热影响区162J,远远大于50J,满足超低温工况下的高、精、尖项目或军工产品对于焊接接头热处理后-196℃冲击功的要求。
实施例2
传统焊接工艺,焊接位置为立焊,工艺步骤如下:
(1)焊前准备
将500×150×40mm(2块)304LN奥氏体不锈钢试板采用坡口机制备非对称X形坡口,坡口角度如图4所示;使用砂轮机(采用不锈钢砂轮片)对坡口及其两侧20mm范围进行打磨清理干净,去除油污、杂质;采用氧乙炔中性焰对304LN坡口及母材两侧30mm范围进行快速加热,去除水分;将需焊接的二块试板进行组对装配,钝边为3mm,间隙为0mm,采用E308L-16焊条在试板两端进行点固焊。
(2)焊接
采用焊条电弧焊进行打底填充盖面焊接,焊接电流105A,焊接电压22V,焊接速度平均为50mm/min,线能量平均为27.7KJ/cm。焊条在使用前在300~350℃下烘烤1~2h,使用过程中放在保温筒内随用随取。采用摆动焊进行焊接,采用碳弧气刨清根,将打底焊缝和点固焊缝彻底清除,消除缺陷,气刨结束后用砂轮机将坡口两侧及焊缝彻底打磨至光亮。
(3)焊后热处理
焊后按照NB/T 47013标准进行RT检测,合格。然后进行570℃×1h热处理,消除部分残余应力。
焊接过程中,控制层间温度在150℃以下,焊条电弧焊采用直流反接电源。
经检测,焊接接头的抗拉强度为554、558MPa,断裂位置为焊缝,4个侧弯试样完好无裂纹。焊接接头-196℃冲击功分别为:氩弧焊焊缝36J、氩弧焊热影响区162J,焊条电弧焊焊缝31J、焊条电弧焊热影响区154J,其中焊缝的-196℃冲击功远远小于50J,达不到超低温工况下的高、精、尖项目或军工产品对于焊接接头热处理后-196℃冲击功的要求。
实施例3
新的焊接工艺,焊接位置为仰焊,焊条直径为3.2mm,焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为89A,控制线能量≤17KJ/cm,控制焊条摆动的幅度小于等于所使用焊条直径的4倍,其余焊接工艺与实施例1一致。
焊后进行外观检查,合格。按照NB/T 47013标准进行RT检测,合格。进行力学性能检测,焊接接头的抗拉强度为591、589MPa,断裂位置为母材,4个侧弯试样完好无裂纹。焊接接头-196℃冲击功分别为:焊条电弧焊焊缝104J、焊条电弧焊热影响区158J,远远大于50J,满足超低温工况下的高、精、尖项目或军工产品对于焊接接头热处理后-196℃冲击功的要求。
实施例1的焊缝组织如图1所示。焊缝组织为奥氏体+奥氏体晶胞上的颗粒析出物。
实施例2的焊缝组织如图2所示。焊缝组织由奥氏体+树枝状铁素体。经金相法检测,铁素体含量约为6.5%。
通过对比实施例1和2焊缝金属的组织,可知308L焊材中由于含有一定量的铁素体,大大降低了焊缝金属的超低温韧性。通过对比实施例1和2焊接接头的抗拉强度,可知385焊材的抗拉强度大于308L焊材,能够匹配304LN的强度级别。通过实施例3的试验数据可知,伊萨385-16焊条按照本发明的焊接工艺可以进行仰焊位置焊接,且焊接接头具有良好的力学性能。
4、创新点
(1)本发明通过选用ER316LMn氩弧焊丝和伊萨E385-16焊条进行焊接,采用合适的电流电压,控制线能量,大幅度提高了304LN奥氏体不锈钢焊接接头超低温韧性和抗拉强度,解决了采用传统焊材焊接接头力学性能较低,不能满足超低温工况的难题。
(2)本发明通过选用伊萨E385-16焊条,控制层间温度,控制焊接线能量与焊条直径、焊条摆动幅度等工艺措施,解决了焊条电弧焊在仰焊位置无法连弧焊接的难题。同时通过改进坡口形式,节约了焊材,提高了焊接效率,经济效益好。
以上实施方式仅用于说明本发明,而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于,包括以步骤:
步骤1、坡口制备:对需要焊接的304LN母材采用坡口机制备坡口,焊缝采用双面V-V组合型坡口,每侧的V-V组合型坡口均由两个不同坡度的V形坡口叠加而成;
步骤2、采用氧乙炔中性焰对坡口及304LN母材两侧进行快速加热,去除水分;
步骤3、点焊固定,将需要焊接的304LN母材进行组对装配,采用双面钨极氩弧焊双面填丝进行点固焊,点固焊结束后对点固焊端头处进行打磨,消除可能出现的熄弧裂纹;
步骤4、打底焊接,采用双面钨极氩弧焊双面填丝对焊缝进行打底焊接,采用钨极氩弧焊在焊缝两侧坡口根部同时进行填丝焊;
步骤5、填充和盖面焊,采用焊条电弧焊全位置对经过打底焊的焊缝两侧坡口进行填充焊接和盖面焊接,焊条选用伊萨E385-16,直径为3.2mm或4.0mm,填充焊第一层只能使用直径为3.2mm的焊条焊接,仰焊只能使用直径为3.2mm的焊条焊接,焊条使用前在220-280℃下烘干,采用摆动焊进行焊接,平焊、横焊、立焊时焊条摆动的幅度小于等于所使用焊条直径的5倍,仰焊时焊条摆动的幅度小于等于所使用焊条直径的4倍。
2.如权利要求1所述超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于:所述步骤1中,坡口的参数如下:
所述双面V-V组合型坡口为双面对称型,对于每一面的V-V组合型坡口,大坡口在根部,角度55°~60°,单面高度3-5mm;小坡口在外侧,角度45~55°,单面高度为304LN母材厚度的一半减去大坡口的单面高度。
3.如权利要求2所述超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于:所述步骤2中,304LN母材加热范围为坡口两侧25mm-40mm范围的母材。
4.如权利要求2所述超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于:所述步骤3中,所述需要焊接的304LN母材进行组对间隙为2~4mm,点固焊缝长度为50~100mm。
5.如权利要求4所述超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于:所述步骤3中,点固焊结束后采用砂轮机将点固焊端头处进行打磨,消除可能出现的熄弧裂纹。
6.如权利要求4所述超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于:所述步骤4打底焊接过程中,焊缝两侧采用针对同一坡口根部同一时间同一速度焊接,双面钨极氩弧焊双面填丝焊接参数如下:焊丝选用φ2.0mm的ER316LMn;钨极直径为2.5mm;保护气体为99%Ar+1%N2,焊缝正面和背面坡口保护气体流量为15~20L/min;焊缝正面和背面坡口焊接电弧电压为10~12V,焊接电流为90~100A,焊接速度为60~80mm/min,线能量为6.8~12KJ/cm。
7.如权利要求6所述超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于:所述步骤4打底焊接过程中,采用摆动焊进行焊接分别填满焊缝两侧根部大坡口。
8.如权利要求6所述超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于:所述步骤4打底焊接过程中,当熄弧时,将电弧引至坡口侧,避免在焊缝中间熄弧,防止产生热裂纹。
9.如权利要求1-8任意一项所述超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于:所述步骤5中,焊条电弧焊的焊接参数如下:
平焊、横焊:φ3.2mm的焊条焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为100~120A,控制线能量≤20KJ/cm;φ4.0mm的焊条焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为110~135A,控制线能量≤20KJ/cm;
立焊:φ3.2mm的焊条焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为90~102A,控制线能量≤20KJ/cm;φ4.0mm的焊条焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为100~120A,控制线能量≤20KJ/cm;
仰焊:φ3.2mm的焊条焊接电弧电压为20~24V,焊接电流为85~100A,控制线能量≤17KJ/cm。
10.如权利要求9所述超低温304LN奥氏体不锈钢中厚板的全位置焊条电弧焊工艺,其特征在于:所述步骤5填充和盖面焊过程中,控制层间温度≤100℃。
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