CN111715982A - 一种新型高合金奥氏体耐热不锈钢的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种新型高合金奥氏体耐热不锈钢的焊接方法，属于不锈钢焊接领域，将工件预热100℃，分两道次焊接，并保持层间温度不高于100℃，选择电流为180A，电压是18.0V，保护气体为体积比是Ar为97.5%，CO2为2.5%的混合气体；保护气体流量为12～18 L/min；第一道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.3 m/min；热输入是0.518KJ/mm；第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.2~0.4 m/min；热输入是0.30~0.71 KJ/mm；热效率系数为0.8。本发明焊缝成型优良，整体焊缝形貌均匀，没有出现裂纹、气孔、咬边等焊接缺陷。

Description

一种新型高合金奥氏体耐热不锈钢的焊接方法
技术领域
本发明属于不锈钢焊接技术领域，具体涉及一种新型高合金奥氏体耐热不锈钢的焊接工艺。
背景技术
为了大幅提升两类量大面广奥氏体不锈钢的性能，太原钢铁（集团）有限公司研发了一种高合金奥氏体耐热不锈钢（太钢内部编号310SMOD）新材料，此材料在长期服役环境下具有良好的高温性能，可以满足煤化工、能源、石油精炼等高端制造业的重大需求。
310SMOD钢属于耐热型奥氏体不锈钢，焊接这类钢时容易出现焊接热裂纹（结晶裂纹），尤其在焊件厚度过大或环境温度过低时，由于焊后冷速过快易造成焊缝和热影响区焊后开裂；热输入较大时，焊缝热影响区易出现晶粒粗大，从而导致其力学性能下降。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：解决8mm板厚310SMOD不锈钢Y型接头MIG焊时的焊接热裂纹和焊接接头力学性能较低的问题。
本发明的技术方案：
一种新型高合金奥氏体耐热不锈钢的焊接方法，所述不锈钢化学成分（质量分数，%）是C：0.052；Si：0.51；Mn：1.03；S：0.003；P：0.026；Cr：24.77；Ni：19.60；其余为铁及不可避免杂质。
焊丝化学成分（质量分数，%）是C：0.02；Si：0.35；Mn：1.90；S：0.008；P：0.015；Cr：26.80；Ni：21.40；其余为铁及不可避免杂质。
板材尺寸为300mm×120mm×8mm，采用唐山松下S-AWP自动焊机器人的抽拉丝工法进行MIG焊接，
唐山松下S-AWP自动焊机器人的抽拉丝工法是采用高频变速送丝控制，飞溅和热输入较小，频率可达120Hz；它是通过在短路瞬间降低焊接电流、并将焊丝进行回抽来减小飞溅和热输入的，等燃弧后，继续将焊丝回抽到一定的高度，再进行正向高速送丝，直至短路再次发生；焊丝的高频回抽即降低了焊接飞溅，也降低了焊接热输入。
焊丝直径是1.2mm，焊接坡口呈Y，坡口角度是60°。
将工件预热100℃，分两道次焊接，并保持层间温度不高于100℃，选择电流为180A，电压是18.0V，保护气体为Ar与CO2的混合气体，其中Ar为97.5%，CO2为2.5%（体积比）；保护气体流量为12～18 L/min；
第一道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.3 m/min；热输入是0.518KJ/mm；
第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.2 ~0.4 m/min；热输入是0.30~0.71 KJ/mm；热效率系数为0.8；
焊接过程中采用直线摆动，左边摆幅=右边摆幅=5mm，摆动到两边时停留时间均是0.1s。
本发明焊缝成型优良，整体焊缝形貌均匀，没有出现裂纹、气孔、咬边等焊接缺陷。
按照国家标准GB/T2651-2008 《焊接接头拉伸试验方法》将本发明焊接接头试样加工成标准的拉伸试样，进行拉伸试验，屈服强度≥303Mpa，抗拉强度≥560Mpa。尤其是热输入为0.622KJ/mm 和0.518KJ/mm时，屈服强度和抗拉强度最高。
本发明与现有技术相比具有的有益效果：
1.采用抽拉丝功能进行焊接，实现了相同填丝量下的热输入降低，从而可以避免热输入过大导致的晶粒粗大；
2.采用预热方式进行焊接，避免了由于焊后冷速过快所导致的焊缝和热影响区开裂；
3.采用直线往复摆动方式进行焊接，增加焊缝两端的停留时间，以降低焊缝中心的能量、并提高焊缝两端的能量，避免焊缝中心能量过高而导致的晶粒粗大和焊缝两端能量过低所产生的未熔合；
4.提高了最佳工艺参数，在保证焊接工作效率的同时，可以得到力学性能良好的焊接接头，满足实际应用要求。
附图说明
图1是本发明中焊接坡口的示意图。
具体实施方式
本发明各实施例中选用太钢生产的310SMOD耐热不锈钢热轧板。310SMOD不锈钢化学成分（质量分数，%）是C：0.052；Si：0.51；Mn：1.03；S：0.003；P：0.026；Cr：24.77；Ni：19.60；其余为铁及不可避免杂质。
焊丝化学成分（质量分数，%）是C：0.02；Si：0.35；Mn：1.90；S：0.008；P：0.015；Cr：26.80；Ni：21.40；其余为铁及不可避免杂质。
板材长mm×宽mm×厚mm=300mm×120mm×8mm，采用唐山松下S-AWP自动焊机器人的抽拉丝工法进行MIG焊接。
焊丝直径是1.2mm，焊接坡口呈Y，坡口角度是60°。
将工件预热100℃，分两道次焊接，并保持层间温度不高于100℃，第一道次选择电流为180A，电压是18.0V，保护气体为Ar与CO2的混合气体，其中Ar为97.5%，CO2为2.5%（体积比）；保护气体流量为12～18 L/min。
第一道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.3 m/min；热输入是0.518KJ/mm；热效率系数为0.8。
焊接过程中采用直线摆动，左边摆幅A1=右边摆幅A2=5mm，摆动到两边时停留时间均是0.1s。
实施例1：
第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.22m/min，热输入是0.707 KJ/mm；
按照国家标准GB/T2651-2008 《焊接接头拉伸试验方法》将本发明焊接接头试样加工成标准的拉伸试样，进行拉伸试验，屈服强度≥306 Mpa，抗拉强度≥561 Mpa。
实施例2：
第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.25m/min，热输入是0.622 KJ/mm；
按照国家标准GB/T2651-2008 《焊接接头拉伸试验方法》将本发明焊接接头试样加工成标准的拉伸试样，进行拉伸试验，屈服强度≥324 Mpa，抗拉强度≥583 Mpa。
实施例3：
第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.3m/min，热输入是0.518KJ/mm；
按照国家标准GB/T2651-2008 《焊接接头拉伸试验方法》将本发明焊接接头试样加工成标准的拉伸试样，进行拉伸试验，屈服强度≥313 Mpa，抗拉强度≥573 Mpa。
实施例4：
第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.4m/min，热输入是0.390 KJ/mm；
按照国家标准GB/T2651-2008 《焊接接头拉伸试验方法》将本发明焊接接头试样加工成标准的拉伸试样，进行拉伸试验，屈服强度≥303 Mpa，抗拉强度≥560 Mpa。

Claims (5)

1.一种新型高合金奥氏体耐热不锈钢的焊接方法，所述不锈钢化学成分质量百分比是C：0.052；Si：0.51；Mn：1.03；S：0.003；P：0.026；Cr：24.77；Ni：19.60；其余为铁及不可避免杂质；焊丝化学成分质量百分比是C：0.02；Si：0.35；Mn：1.90；S：0.008；P：0.015；Cr：26.80；Ni：21.40；其余为铁及不可避免杂质；其特征是将工件预热100℃，分两道次焊接，并保持层间温度不高于100℃，选择电流为180A，电压是18.0V，保护气体为Ar与CO2的混合气体，其中体积比是Ar为97.5%，CO2为2.5%；保护气体流量为12～18 L/min；第一道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.3 m/min；热输入是0.518KJ/mm；第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.2~0.4 m/min；热输入是0.30~0.71 KJ/mm；热效率系数为0.8；焊接过程中采用直线摆动，左边摆幅=右边摆幅=5mm，摆动到两边时停留时间均是0.1s。
2.根据权利要求1所述一种新型高合金奥氏体耐热不锈钢的焊接方法，其特征是第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.22m/min，热输入是0.707 KJ/mm；将焊接接头试样加工成标准的拉伸试样，进行拉伸试验，屈服强度≥306 Mpa，抗拉强度≥561Mpa。
3.根据权利要求1所述一种新型高合金奥氏体耐热不锈钢的焊接方法，其特征是第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.25m/min，热输入是0.622 KJ/mm，将焊接接头试样加工成标准的拉伸试样，进行拉伸试验，屈服强度≥324 Mpa，抗拉强度≥583Mpa。
4.根据权利要求1所述一种新型高合金奥氏体耐热不锈钢的焊接方法，其特征是第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.3m/min，热输入是0.518KJ/mm；将焊接接头试样加工成标准的拉伸试样，进行拉伸试验，屈服强度≥313 Mpa，抗拉强度≥573 Mpa。
5.根据权利要求1所述一种新型高合金奥氏体耐热不锈钢的焊接方法，其特征是第二道次选择电流为180A，电压是18.0V，焊接速度是0.4m/min，热输入是0.390 KJ/mm；将焊接接头试样加工成标准的拉伸试样，进行拉伸试验，屈服强度≥303 Mpa，抗拉强度≥560Mpa。
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