CN111347163A - Y型接头激光-tig复合焊方法 - Google Patents

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唐彬
卢志龙
马耀清
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Abstract

本发明提供了一种Y型接头激光‑TIG复合焊方法，包括步骤：步骤一：在焊接面制备Y型接头结构；步骤二：对制备好的Y型接头结构进行无间隙组对；步骤三：对组对好的Y型接头结构进行预热；步骤四：对预热后的Y型接头结构进行光纤激光熔透打底焊接；步骤五；对完成光纤激光熔透打底焊接的Y型接头进行多层多道TIG填丝焊接。本发明解决自动化焊接快速组对效率和质量问题，达到避免焊接接头组对错边和偏斜，取得了背部或内壁齐平的效果。解决了焊缝底部大钝边无法完全熔透的问题，背部或内壁根部焊缝成型美观，取得了焊缝打底层缺陷概率低、焊接效率高的效果。解决了焊接接头各部位性能偏差大的问题，取得了高质量焊接接头均衡性能的效果。

Description

Y型接头激光-TIG复合焊方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体地，涉及一种Y型接头激光-TIG复合焊方法，尤其涉及一种适用于大壁厚高温合金焊接的Y型接头激光-TIG复合焊方法。
背景技术
发电机组向着大容量、高参数、高效率环保节能方向发展，通过提高其蒸气温度和压力能有效的提高发电机组的热效率，从而实现节能减排。由此，SA335-P91/92/93、G115、C-276、Inconel625、Inconel617、Inconel740H、Monel400等高温合金大量的应用于电站的管道以及重要设备和部件。此类钢种的焊接和切割工艺复杂而严格，目前，无论是质量和效率均无法满足的技术要求。特别是大壁厚的高温合金焊接，在现场组对方面问题尤为突出。
无论是马氏体耐热钢还是镍基高温合金，由于钢材的合金成分高，所对应使用的焊接材料熔池流动性差，焊接热过程控制等工艺要求苛刻。同时，基于高温合金设备和部件的应用环境和条件，焊接接头必须采用全焊透结构(不允许衬垫)，现场焊接方法基本以单面焊接双面成形为主。
因此，高温合金的焊接工艺其中一个难点在于现场组对：为了保证根部焊缝的成形和质量，现场组对的各项参数要求严格。然而，目前现场施工的环境和条件很难满足所需的技术要求，不可避免的产生错边和偏斜等问题。而且，焊缝金属填充量大，焊接熔合比小。因此焊接变形大，无法满足高质量、高效率的自动化焊接要求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种Y型接头激光-TIG复合焊方法。
根据本发明提供的一种Y型接头激光-TIG复合焊方法，包括步骤：
步骤一：在焊接面制备Y型接头结构；
步骤二：对制备好的Y型接头结构进行无间隙组对；
步骤三：对组对好的Y型接头结构进行预热；
步骤四：对预热后的Y型接头结构进行光纤激光熔透打底焊接；
步骤五；对完成光纤激光熔透打底焊接的Y型接头进行多层多道TIG填丝焊接。
优选地，还包括：
步骤六：对已焊接完毕的Y型接头结构进行焊后热处理。
优选地，所述Y型接头结构包括：第一焊接件1和第二焊接件2；
所述第一焊接件1的焊接面与所述第二焊接件2的焊接面之间构成TIG焊道3；
所述第一焊接件1的焊接面与所述第二焊接件2的焊接面具有一相互接触的激光焊接部4，所述激光焊接部4位于所述TIG焊道3的一端。
优选地，所述激光焊接部4的厚度≮5mm。
优选地，所述TIG焊道3的宽度≯4倍焊材直径。
优选地，所述TIG焊道3的宽度呈线性变化，宽度较小的一端位于所述激光焊接部4处。
优选地，所述TIG焊道3与所述激光焊接部4的中心线重合。
优选地，所述TIG焊道3的坡口角度为10°至15°。
优选地，所述TIG焊道3与所述激光焊接部4的接触位置设置有U型倒角。
优选地，所述第一焊接件1和所述第二焊接件2的厚度相同。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、通过采用Y型接头结构，解决自动化焊接快速组对效率和质量问题，达到避免焊接接头组对错边和偏斜，取得了背部或内壁齐平的效果。
2、通过采用对结合部位U型倒角的方法，解决了窄焊缝容易产生焊接死角的问题，取得了获得优质焊接接头的前期效果。
3、通过采用大功率光纤激光熔透打底，解决了焊缝底部大钝边无法完全熔透的问题，背部或内壁根部焊缝成型美观，取得了焊缝打底层缺陷概率低、焊接效率高的效果。
4、通过多层多道TIG填丝焊焊接，对Y型接头激光焊打底层进行退火工艺，解决了焊接接头各部位性能偏差大的问题，取得了高质量焊接接头均衡性能的效果。
5、通过采用大壁厚高温合金Y型接头激光-TIG复合焊自动化工艺对Y型接头型式进行焊接，解决了如何高效率的提高焊接接头熔合比问题，取得了通过最少的焊缝金属填充量获得最佳质量焊接接头的效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的流程图；
图2为Y型接头结构的结构示意图；
图3为本发明最终的焊接效果示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供的一种Y型接头激光-TIG复合焊方法，包括步骤：
步骤一，加工完成大钝边和无间隙的Y型接头结构。
步骤二，对制备好的Y型接头进行无间隙组对。
步骤三，对组对好的Y型接头进行预热。
步骤四，对达到所需预热温度的Y型接头进行大功率光纤激光熔透打底焊接。
步骤五，对完成打底焊接的Y型接头继续进行多层多道TIG填丝焊接。
步骤六，对已焊接完毕的Y型接头进行焊后热处理。
步骤一中，所述大钝边和无间隙的Y型接头制备，适用于相同δ(工件厚度)的管材或板材，即采用大钝边，厚度≮5mm；坡口角度α加工至10°～15°；结合部位U型倒角(R＝5mm)。
步骤二中，所述Y型接头进行无间隙组对，即对Y型接头平面和平面之间无间隙快速装配连接，保证背部或内壁齐平。
步骤三中，所述对组对好的Y型接头进行预热，即预热组对完成的Y型接头，并进行温度跟踪控制。
步骤四中，所述对达到所需预热温度的Y型接头进行大功率光纤激光熔透打底焊接(填丝或不填丝)，即通过大功率光纤激光穿透≮5mm厚度Y型接头，获得背面或内壁根部焊缝。
步骤五中，所述对完成打底焊接的Y型接头继续进行多层多道TIG填丝焊接，即使用耐高温的自动化水冷TIG焊枪，多层多道TIG填丝焊焊接，跟踪控制层间温度，直至完成焊接工作获得性能优异接头质量。
步骤六中，所述对已焊接完毕的Y型接头进行焊后热处理，即焊接完成Y型接头后，撤走激光和TIG焊接装置，升温进行焊后热处理，完成焊接和热处理协同工作。
具体的，如图2所示，Y型接头结构包括：第一焊接件1和第二焊接件2。其中，第一焊接件1的焊接面与第二焊接件2的焊接面之间构成TIG焊道3，第一焊接件1的焊接面与第二焊接件2的焊接面具有一相互接触的激光焊接部4，激光焊接部4位于TIG焊道3的下端。TIG焊道3的宽度呈线性变化，宽度较小的一端位于激光焊接部4处。优选TIG焊道3与激光焊接部4的中心线重合。
SA335-P91/92/93、G115等马氏体耐热钢由于可焊性较差，要求焊接和热处理协同工作，限定每道TIG焊道3的宽度≯4倍焊材直径，厚度≯焊材直径+1mm，用来控制包括层间温度和热输入量等整个焊接热过程，避免产生裂纹和焊接接头机械性能以及高温性能的下降。
相同工件厚度的管材或板材进行全焊透结构的对接，由于采用了激光焊接部4的厚度≮5mm，使之平面和平面无间隙装配连接，可有效防止组对时错边和偏斜等情况的发生。TIG焊道3的坡口角度α为10°至15°可进一步降低了焊接接头的熔合比。对底部进行U型倒角加工，可有效避免焊接时产生死角等问题，最终焊接效果如图3所示。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种Y型接头激光-TIG复合焊方法，其特征在于，包括步骤：
步骤一：在焊接面制备Y型接头结构；
步骤二：对制备好的Y型接头结构进行无间隙组对；
步骤三：对组对好的Y型接头结构进行预热；
步骤四：对预热后的Y型接头结构进行光纤激光熔透打底焊接；
步骤五；对完成光纤激光熔透打底焊接的Y型接头进行多层多道TIG填丝焊接。
2.根据权利要求1所述的Y型接头激光-TIG复合焊方法，其特征在于，还包括：
步骤六：对已焊接完毕的Y型接头结构进行焊后热处理。
3.根据权利要求1所述的Y型接头激光-TIG复合焊方法，其特征在于，所述Y型接头结构包括：第一焊接件(1)和第二焊接件(2)；
所述第一焊接件(1)的焊接面与所述第二焊接件(2)的焊接面之间构成TIG焊道(3)；
所述第一焊接件(1)的焊接面与所述第二焊接件(2)的焊接面具有一相互接触的激光焊接部(4)，所述激光焊接部(4)位于所述TIG焊道(3)的一端。
4.根据权利要求3所述的Y型接头激光-TIG复合焊方法，其特征在于，所述激光焊接部(4)的厚度≮5mm。
5.根据权利要求3所述的Y型接头激光-TIG复合焊方法，其特征在于，所述TIG焊道(3)的宽度≯4倍焊材直径。
6.根据权利要求3所述的Y型接头激光-TIG复合焊方法，其特征在于，所述TIG焊道(3)的宽度呈线性变化，宽度较小的一端位于所述激光焊接部(4)处。
7.根据权利要求3所述的Y型接头激光-TIG复合焊方法，其特征在于，所述TIG焊道(3)与所述激光焊接部(4)的中心线重合。
8.根据权利要求3所述的Y型接头激光-TIG复合焊方法，其特征在于，所述TIG焊道(3)的坡口角度为10°至15°。
9.根据权利要求3所述的Y型接头激光-TIG复合焊方法，其特征在于，所述TIG焊道(3)与所述激光焊接部(4)的接触位置设置有U型倒角。
10.根据权利要求3所述的Y型接头激光-TIG复合焊方法，其特征在于，所述第一焊接件(1)和所述第二焊接件(2)的厚度相同。
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