CN112620877A - 一种超级奥氏体双相不锈钢管与船用高强板的焊接方法 - Google Patents

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陈爽
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Abstract

本发明提供了一种超级奥氏体双相不锈钢钢管与船用高强板的焊接方法，对船用高强板预先形成堆焊隔离层，使隔离层材料成分接近超级奥氏体双相不锈钢管的成分，在通过隔离层与超级奥氏体双相不锈钢管进行焊接，焊接时采用合理的焊接参数、焊接顺序及控制措施。本发明的有益效果是：降低异种钢焊接易出现焊接热裂纹缺陷的概率，提高焊接质量。

Description

一种超级奥氏体双相不锈钢管与船用高强板的焊接方法
技术领域
本发明属于超级奥氏体双相不锈钢焊接技术领域，特别是一种超级奥氏体双相不锈钢钢管与船用高强板的焊接方法。
背景技术
根据全球海域船舶限硫规定MEPC.259(68)决议，要求2020 年01月01日起船用烟气硫氧化物排放<0.5％。船舶脱硫塔加装市场继续红火，脱硫塔洗涤后的物质具有强酸腐蚀性，连接材料也必须具备抵抗强酸腐蚀性。超级奥氏体双相不锈钢是一种新型高合金纯不锈钢，这是一种介于普通奥氏体不锈钢和镍基合金之间，含有较高的Mo Cr Si Cu等合金元素，提高了奥氏体组织的稳定性和耐腐蚀性。某些情况下，可以与哈式合金相媲美。为此、船舶建造过程中就不可避免出现超级奥氏体不锈钢与船用高强板的焊接。
而超级奥氏体双相不锈钢同种钢焊接也容易出现热裂纹，超级奥氏体双相不锈钢与船用高强板的焊接就更容易出现焊接问题。原因主要在于①超级奥氏体双相不锈钢含镍高，易与S和P形成低熔共晶物，船用高强板的比超级奥氏体双相不锈钢中的S P含量高，异种钢焊接极易产生裂纹。②焊缝为单相奥氏体柱状晶体组织，极易杂质偏析和晶间液态薄膜的形成，导致与船用高强钢板焊接时，融合结晶易产生焊接裂纹。③焊接金属融合凝固过程中，由于热胀冷缩存在较大的应力，装配也存在一定的装配应力，而当焊缝金属没有足够的强度抵抗应力情况下，易于产生焊接裂纹。④超级奥氏体双相不锈钢和高强碳钢在物理性能上存在较大差异，其电阻时碳钢的5倍，热导率低，约为碳钢的三分之一，使其热量传递速度缓慢，热变形增大，焊后应力较大。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种超级奥氏体双相不锈钢管与船用高强板的焊接方法，通过可焊性能好、强度韧性足的低 P S的镍基焊材和合理的焊接参数，降低焊接过程中热输入量、提高接头的性能，从而达到异种钢高效高质的焊接。以降低纯奥氏体不锈钢与异种钢焊接施工难度，提高焊接质量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种超级奥氏体双相不锈钢管与船用高强板的焊接方法，对船用高强板预先形成堆焊隔离层，使隔离层材料成分接近超级奥氏体双相不锈钢管的成分，在通过隔离层与超级奥氏体双相不锈钢管进行焊接，具体步骤如下：
步骤一、隔离层堆焊焊前处理：对船用高强钢板的焊缝清洁度、坡口进行打磨；
步骤二、对船用高强板进行隔离层堆焊焊接：在无约束情况下，采用镍基焊材、氩弧焊依次进行多层多道堆焊熔覆金属层，焊接应进行间隔，控制堆焊层间温度小于100℃；
步骤三、调整超级奥氏体双相不锈钢钢管和船用高强板的装配间隙，使两侧间隙均匀；
步骤四、隔离层与超级奥氏体双相不锈钢管进行焊接：将超级奥氏体双相不锈钢钢管定位，分成八处对称定位焊接；
步骤五、所述步骤五的对称定位焊后，采取十六分分层对称施焊法以控制整体焊接应力及接头处缺陷的产生，第一层焊接十六分对称施焊，后焊接头处覆盖前焊接头，木槌敲击消除应力，接头处打磨检查；第二层焊接时，旋转30°，再次采用十六分对称焊接法进行焊接，第二层焊接接头全部盖过第一层的焊接接头处，从而保证接头处整体焊接质量；第三至第十六层焊接依次采用同样方法焊接，直到焊接完成，每层间隔焊接时间满足堆焊层间温度小于 100℃；
步骤六、整体完成焊接后进行打磨，探伤。
步骤二所述的熔覆金属层为大于三层。
所述步骤二、步骤六中，每层焊接完成后，使用木槌敲击，释放部分焊接应力。
所述步骤六焊接长度为20--40mm。
本发明的效果是：采用此焊接方法，利用高性能焊接材料和合理的焊接参数，降低焊接热输入量，降低缺陷的产生概率。同时通过隔离过渡层的焊接，避免异种钢融合过程中产生焊接裂纹问题，再通过合理的焊接顺序控制及消除应力措施，从而完全避免超级奥氏体双相不锈钢与船用高强板焊接出现的裂纹等各类问题。为其他异种钢的焊接提供一种焊接思路和方法。
附图说明
图1为本发明的超级奥氏体双相不锈钢钢管与船用高强板结构示意图；
图2为本发明的超级奥氏体双相不锈钢钢管与船用高强板结构的焊接部位示意图；
图3为本发明的在船用高强板上进行隔离层堆焊的焊接结构示意图；
图4为本发明的超级奥氏体双相不锈钢钢管定位示意图；
图5为本发明的超级奥氏体双相不锈钢钢管分层焊接示意图；
图6为本发明的坡口示意图；
图7为本发明的焊道布置和焊接顺序。
图中：
1、超级奥氏体双相不锈钢钢管 2、船用高强板
3、堆焊的隔离层 4、堆焊隔离层
5 堆焊隔离层
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
超级奥氏体双相不锈钢与船用高强板焊接难点在于超级奥氏体双相不锈钢本身材料的特殊性，极易焊接中出现焊接问题，在加上与船用高强板等异种钢融合，熔覆金属更易焊接问题。本发明的重点是通过焊材建立堆焊层，从而将异种钢焊接，变成近似同种钢焊接，在通过合理的焊接参数、顺序及焊接方法，从而达到无缺陷焊接的目的。
如图1至7所示，本发明的一种超级奥氏体双相不锈钢钢管与船用高强板的焊接方法，步骤为：首先对船用高强板2预先形成堆焊隔离层，使隔离层材料成分接近超级奥氏体双相不锈钢管1的成分，再通过隔离层与超级奥氏体双相不锈钢管1进行焊接。
具体步骤为：
步骤一、隔离层堆焊对高强钢板进行焊前打磨处理：焊缝周边 50mm范围内打磨出金属光泽、无油污铁锈，保证清洁度达到质量要求。组对错边量在0.5mm公差内，坡口角度按正公差处理，较平常坡口角度大。
步骤二、焊接过程中采用氩弧焊，在无约束情况下，采用镍基焊材焊接进行堆焊，焊接参数如下：
Figure RE-GDA0002898542520000051
步骤三、依次堆焊熔覆金属层，重点控制堆焊层间温度不超过 100℃。每层堆焊层焊接完成后，使用木槌敲击，释放部分焊接应力，发现缺陷，打磨处理。
步骤四、对焊接管子定位：分成八处对称定位焊，焊接长度 30mm左右。检查定位焊质量，特别是起弧收弧处。
步骤五、采用十六分分层对称施焊法，以控制整体焊接应力及接头处缺陷的产生。第一层焊接十六分对称施焊，后焊接头处覆盖前焊接头，木槌敲击消除应力，接头处打磨检查。
第二层焊接时，旋转30°，再次采用十六分对称焊接法进行焊接，第二层焊接接头全部盖过第一层的焊接接头处，从而保证接头处整体焊接质量。
第三、四及后续层焊接依次采用同样方法焊接，直到焊接完成。每层层间温度小于100℃，每层焊接完成后，均采用木槌锤击以消除焊接应力。
焊接参数如下：
Figure RE-GDA0002898542520000052
Figure RE-GDA0002898542520000061
步骤六、整体完成焊接后进行打磨，探伤。

Claims (4)

1.一种超级奥氏体双相不锈钢管与船用高强板的焊接方法，对船用高强板预先形成堆焊隔离层，使隔离层材料成分接近超级奥氏体双相不锈钢管的成分，在通过隔离层与超级奥氏体双相不锈钢管进行焊接，具体步骤如下：
步骤一、隔离层堆焊焊前处理：对船用高强钢板的焊缝清洁度、坡口进行打磨；
步骤二、对船用高强板进行隔离层堆焊焊接：在无约束情况下，采用镍基焊材、氩弧焊依次进行多层多道堆焊熔覆金属层，焊接应进行间隔，控制堆焊层间温度小于100℃；
步骤三、调整超级奥氏体双相不锈钢钢管和船用高强板的装配间隙，使两侧间隙均匀；
步骤四、隔离层与超级奥氏体双相不锈钢管进行焊接：将超级奥氏体双相不锈钢钢管定位，分成八处对称定位焊接；
步骤五、所述步骤四的对称定位焊后，采取十六分分层对称施焊法以控制整体焊接应力及接头处缺陷的产生，第一层焊接十六分对称施焊，后焊接头处覆盖前焊接头，木槌敲击消除应力，接头处打磨检查；第二层焊接时，旋转30°，再次采用十六分对称焊接法进行焊接，第二层焊接接头全部盖过第一层的焊接接头处，从而保证接头处整体焊接质量；第三至第十六层焊接依次采用同样方法焊接，直到焊接完成，每层间隔焊接时间满足堆焊层间温度小于100℃；
步骤六、整体完成焊接后进行打磨，探伤。
2.根据权利要求1所述的一种超级奥氏体双相不锈钢管与船用高强板的焊接方法，其特征是：步骤二所述熔覆金属层大于三层。
3.根据权利要求1所述的一种超级奥氏体双相不锈钢管与船用高强板的焊接方法，其特征是：所述步骤二、步骤五中，每层焊接完成后，使用木槌敲击，释放部分焊接应力。
4.根据权利要求1所述的一种超级奥氏体双相不锈钢管与船用高强板的焊接方法，其特征是：所述步骤五的焊接长度为20--40mm。
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