CN112692408B - 一种双相不锈钢和超级奥氏体不锈钢异种钢的焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双相不锈钢和超级奥氏体不锈钢异种钢的焊接方法，方法包括以下步骤：机加工坡口、坡口组队、定位焊接、打底焊接、填充焊接、反面清根、封底焊接和盖面焊接；方法采用CO2药芯焊丝气体保护焊进行焊接，并采用多层多道焊接，焊接过程中彻底清除每道之间的焊渣和氧化物。通过坡口角度及接头形式设计、选用合理的焊接材料，有效避免了焊接母材对焊缝组织的稀释，使得靠近超级奥氏体904L一侧尽量产生较多的奥氏体组织，提高抗腐蚀性。另外通过选用合理的焊接材料，使焊缝接头能够具有足够的Cr、Ni、Mo等抗腐蚀性和细化晶粒的元素，降低焊接成本。

Description

一种双相不锈钢和超级奥氏体不锈钢异种钢的焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接技术，尤其涉及船用脱硫塔构件制造，具体涉及一种双相不锈钢和超级奥氏体不锈钢异种钢的焊接方法。
背景技术
随着IMO、欧盟及美国等国家和国际组织严格的污染物排放标准实施期限的日益临近，世界各大船用发动机生产厂家及船舶减污设备生产厂家，纷纷开展船舶尾气脱硫装置的研制，以期在满足污染物排放限制的情况下，减少船舶燃油费用和运营成本。
脱硫装置EGCS的使用环境中充满了高浓度碱液NaoH，柴油器尾气的温度一般在200℃以上，在这种高温高碱度的环境下，对脱硫塔的材质提出了极高的要求。目前脱硫塔的材料主要为双相不锈钢SS2205、超级奥氏体不锈钢904L、镍铬钼合金254SMo等材质。在原材料成本方面，双相不锈钢SS2205单价最低，超级奥氏体不锈钢904L次之，镍铬钼合金254SMo价格最高。虽然双相不锈钢SS2205的单价较低，但在设计过程中必须增加厚度才能达到904L或254SMo的抗腐蚀性，综合成本反而偏高。为了节约制造成本，在设计上采用混合材质，以达到使用强度、抗腐蚀性的平衡。其中双相不锈钢SS2205和超级奥氏体不锈钢904L是主要的结构材质，双不锈钢SS2205的强度是普通奥氏体不锈钢316L的2倍左右，同时具有良好的抗腐蚀性。超级奥氏体不锈钢904L具有优异的高温抗腐蚀性，因此主要应用在脱硫塔进气口和洗涤液收集部位。但由于双相不锈钢SS2205和超级奥氏体不锈钢904L具有不同的组织和化学成分，在实际焊接中具有很大的难度。在船用脱硫装置领域，目前并没有特别成熟的针对SS2205和904L两种材料之间的焊接方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双相不锈钢和超级奥氏体不锈钢异种钢的焊接方法，其能解决上述问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种双相不锈钢和超级奥氏体不锈钢异种钢的焊接方法，方法包括以下步骤：
1)对双相不锈钢SS2205和超级奥氏体不锈钢904L进行坡口加工，坡口加工采用机械方式。SS2205一侧的坡口角度为45°，904L一侧的坡口角度为15°，二者组成60°坡口。
2)根据焊缝接头形式，对二者进行组对，二者间的根部间隙为3-4mm。
3)定位焊接。
4)打底焊接。
5)填充焊接。
6)反面清根
7)封底焊接。
8)盖面焊接。
优选的，采用CO2气体保护焊(FCAW)进行焊接。
优选的，焊接方法采用多层多道焊接，焊接过程中彻底清除每道之间的焊渣和氧化物。
优选的，焊接的道间温度不超过100℃。
优选的，上述异种钢的焊接方法形成的焊件应在船用脱硫塔装置(EGCS)的焊接制作。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过坡口角度及接头形式设计、选用合理的焊接材料，有效避免了焊接母材对焊缝组织的稀释，使得靠近超级奥氏体904L一侧尽量产生较多的奥氏体组织，提高抗腐蚀性。另外通过选用合理的焊接材料，使焊缝接头能够具有足够的Cr、Ni、Mo等抗腐蚀性和细化晶粒的元素，降低焊接成本。
附图说明
图1为两种异种钢的坡口设计示意图；
图2为两种异种钢焊接工艺中多层焊道示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种双相不锈钢和超级奥氏体不锈钢异种钢的焊接方法，方法包括以下步骤：
1)坡口加工，参见图1，机加工双相不锈钢坡口角度为α，机加工超级奥氏体不锈钢坡口角度为β。
其中，双相不锈钢为SS2205，超级奥氏体不锈钢为904L，α＝30～50°，β＝10～30°，且α+β构成60°的V形坡口。
一个具体实施例中，α＝45°，β＝15°。
2)根据焊缝接头形式，对两个待加工异种钢组对，二者间的根部间隙为h＝3-4mm。
3)定位焊接，即定位焊缝：保护气体流量12-15L/min，焊接电流150-170A，焊接电压23-25V，焊接速度25-27cm/min，极性DCEP，摆幅为2.0mm，热输入量6.1-8.2KJ/cm，定位焊长度30mm。
4)打底焊接，即打底层焊缝：保护气体流量12-15L/min，焊接电流150-170A，焊接电压23-25V，焊接速度25-27cm/min，极性DCEP，摆幅为2.0mm，热输入量6.1-8.2KJ/cm。
5)填充焊接，即填充层焊缝：保护气体流量12-15L/min，焊接电流150-190A，焊接电压23-29V，焊接速度25-30cm/min，极性DCEP，摆幅为5.0mm，热输入量5.5-10.6KJ/cm。
6)反面清根，反面采用打磨的方式进行清根，彻底去除氧化皮。
7)封底焊接，即反面封底层焊缝：保护气体流量12-15L/min，焊接电流150-170A，焊接电压23-25V，焊接速度25-27cm/min，极性DCEP，摆幅为2.0mm，热输入量6.1-8.2KJ/cm。
8)盖面焊接，即盖面层焊缝：保护气体流量12-15L/min，焊接电流150-190A，焊接电压23-29V，焊接速度25-30cm/min，极性DCEP，摆幅为5.0mm，热输入量5.5-10.6KJ/cm。
上述方案中的焊接方法，采用CO2药芯焊丝气体保护焊进行焊接。其中，焊丝化学成分和力学性能符合AWS A5.22 E2209T1-1级别标准，焊丝直径1.2mm。
参见图2，焊接方法采用多层多道焊接，焊接过程中彻底清除每道之间的焊渣和氧化物。
焊接工艺中，焊接的道间温度不超过100℃。
采用上述所提出的双相不锈钢与超级奥氏体不锈钢异种钢之间的焊接工艺方案，焊缝接头为奥氏体铁素体组织，其中铁素体在靠近904L一侧较少，靠近SS2205一侧较多，而奥氏体则相反。该焊接方法能够获得满足EGCS脱硫塔技术要求的焊接接头，可以应用于EGCS装置的焊接制作。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种双相不锈钢和超级奥氏体不锈钢异种钢的焊接方法，其特征在于，方法采用CO2药芯焊丝气体保护焊进行焊接，包括以下步骤：
1)坡口加工，机加工双相不锈钢坡口角度为α，机加工超级奥氏体不锈钢坡口角度为β；
2)根据焊缝接头形式，对两个待加工异种钢组对，二者间的根部间隙为h＝3-4mm；
3)定位焊接，即定位焊缝：保护气体流量12-15L/min，焊接电流150-170A，焊接电压23-25V，焊接速度25-27cm/min，极性DCEP，摆幅为2.0mm，热输入量6.1-8.2KJ/cm，定位焊长度30mm；
4)打底焊接，即打底层焊缝：保护气体流量12-15L/min，焊接电流150-170A，焊接电压23-25V，焊接速度25-27cm/min，极性DCEP，摆幅为2.0mm，热输入量6.1-8.2KJ/cm；
5)填充焊接，即填充层焊缝：保护气体流量12-15L/min，焊接电流150-190A，焊接电压23-29V，焊接速度25-30cm/min，极性DCEP，摆幅为5.0mm，热输入量5.5-10.6KJ/cm；
6)反面清根，反面采用打磨的方式进行清根，彻底去除氧化皮；
7)封底焊接，即反面封底层焊缝：保护气体流量12-15L/min，焊接电流150-170A，焊接电压23-25V，焊接速度25-27cm/min，极性DCEP，摆幅为2.0mm，热输入量6.1-8.2KJ/cm；
8)盖面焊接，即盖面层焊缝：保护气体流量12-15L/min，焊接电流150-190A，焊接电压23-29V，焊接速度25-30cm/min，极性DCEP，摆幅为5.0mm，热输入量5.5-10.6KJ/cm。
2.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：双相不锈钢为SS2205，超级奥氏体不锈钢为904L，α＝30～50°，β＝10～30°，且α+β构成60°的V形坡口。
3.根据权利要求1或2所述的焊接方法，其特征在于：α＝45°，β＝15°。
4.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：焊丝化学成分和力学性能符合AWSA5.22 E2209T1-1级别标准，焊丝直径1.2mm。
5.根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于：焊接方法采用多层多道焊接，焊接过程中彻底清除每道之间的焊渣和氧化物。
6.根据权利要求5所述的焊接方法，其特征在于：焊接的道间温度不超过100℃。
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