CN112719539A - 一种304不锈钢埋弧焊焊接工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种304不锈钢埋弧焊焊接工艺，涉及焊接领域。该工艺具体为：待焊接的304不锈钢焊接件采用板对接的接头形式，采用“I”型的焊接坡口，焊接件在对应焊缝处的正、背面采用直径为4mm，型号为H08Cr21Ni10Si的焊丝以埋弧焊进行焊接。其中，在正面焊接层的焊接电流为380～400A，电弧电压为30～32V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为420～450A，电弧电压为33～35V，焊接速度为500mm/min。本发明采用的焊接工艺减少了焊接热的输入，确定的合理焊接顺序可以进一步减少焊接过程中的应力和焊后的残余应力及残余变形，提高了焊接强度。焊后外观检验显示规缝外形美观，过波圆滑，表面无裂纹、咬边、未熔合、夹渣等缺陷。经无损检测显示，焊缝内部质量优良，为合格焊缝。

Description

一种304不锈钢埋弧焊焊接工艺
技术领域
本发明涉及304不锈钢焊接技术领域，尤其涉及一种304不锈钢埋弧焊焊接工艺。
背景技术
304不锈钢化学牌号为06Cr19Ni10，含铬19％，含镍8—10％，是目前应用最广泛的不锈钢，具有良好的耐腐蚀性、耐热性、低温强度和机械特性，加工性能和焊接性良好，允许使用温度-196℃—800℃，用于食品设备、普通化工设备、核能等方面。由于304奥体不锈钢导热系数小、熔点低、线膨胀系数大，在相同的焊接工艺参数下，被加热到600℃以上，焊缝金属在高温停留时间长，容易形成铸造组织，并产生较大的焊接应力和变形，在使用过程中由可能产生晶间腐蚀和应力腐蚀开裂，因此要采用相应的工艺进行控制。具体表现在以下三点：
1、晶间腐蚀：奥氏体不锈钢对晶间腐蚀的敏感程度与其化学成分、所受的热循环温度以及时间有关。304奥氏体不锈钢在450～850℃温度区间内停留一定时间后，在晶界处析出富铬的碳化物(Cr23 C6型)，其中铬主要来源于晶粒的表层，而且内部的铬来不及补充，造成晶粒表面区间的含铬量下降，形成贫铬区域。在腐蚀介质强烈的作用下，贫铬区先腐蚀，即晶间腐蚀，在受力时沿晶间开裂。
2、热裂纹：奥氏体不锈钢，由于其热导率小，热膨胀系数大，因此，在焊接局部加热和冷却的条件下，焊缝金属凝固过程中产生较大的拉应力。此外，焊接熔池结晶时，形成方向性强的柱状晶组织。如果熔池中的S、P含量较大，它们与Ni生成低熔点共晶体，并存在于柱状晶间，形成了低强度的晶间液膜。在拉应力的作用下，产生焊接热裂纹。
3、残余应力和变形：由于304不锈钢物理性能的特殊性(热导率小，热膨胀系数大等)，它与一般的结构钢相比，焊接过程中易产生较大的应力和变形，因此，焊后的残余应力和残余变形也较大，导致构件焊接残余变形量超标。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在问题，而提出的一种304不锈钢埋弧焊焊接工艺，其采用的焊接工艺减少了焊接热的输入，确定的合理焊接顺序可以进一步减少焊接过程中的应力和焊后的残余应力及残余变形，提高了焊接强度。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种304不锈钢埋弧焊焊接工艺，待焊接的304不锈钢焊接件采用板对接的接头形式，采用“I”型的焊接坡口，焊接件在对应焊缝处的正、背面采用直径为4mm，型号为H08Cr21Ni10Si的焊丝以埋弧焊进行焊接，其中，在正面焊接层的焊接电流为380～400A，电弧电压为30～32V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为420～450A，电弧电压为33～35V，焊接速度为 500mm/min。
优选地，在上述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺中，埋弧焊过程中采用的焊剂为F308(HJ260)焊剂。
优选地，在上述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺中，具体包括如下步骤：
S1、焊接侧清洁，在焊接前采用草酸对焊缝两侧进行清洗，去除油污及铁锈等污物；
S2、背面清根，在进行背面焊接前，采用角向磨光机对焊缝的背面处进行清根；
S3、焊接坡口选择，采用板对接的接头形式和“I”型的焊接坡口；
S4、焊缝组对，组队时错边量不得大于0.5mm，焊缝间隙为1mm，定位焊尽量焊在间隙大于1mm的地方，组队和定位焊时避免让电弧擦伤焊缝外的板材表面，组对完后稍做一点反变形；
S5、正面焊接，采用直径为4mm，型号为H08Cr21Ni10Si的焊丝在正面焊接层以焊接电流为380～400A，电弧电压为30～32V进行埋弧焊，焊接速度保持在500mm/min；
S6、背面焊接，采用直径为4mm，型号为H08Cr21Ni10Si的焊丝在背面焊接层以焊接电流为420～450A，电弧电压为33～35V进行埋弧焊，焊接速度保持在500mm/min；
S7、焊后处理，清理焊缝，将飞溅焊渣等清除干净并酸洗钝化处理。
优选地，在上述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺中，正面焊接层的焊接电流为390A，电弧电压为31V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为430A，电弧电压为34V，焊接速度为500mm/min。
优选地，在上述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺中，在正面焊接层的焊接电流为380A，电弧电压为30V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为420A，电弧电压为33V，焊接速度为500mm/min。
优选地，在上述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺中，在正面焊接层的焊接电流为400A，电弧电压为32V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为450A，电弧电压为35V，焊接速度为500mm/min。
优选地，在上述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺中，焊接机采用型号为 MZ-1000的埋弧焊焊机，直流反接。
优选地，在上述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺中，焊接电流定量为380～ 450A时，电弧电压定量在30～35V。
本发明的有益效果为：本发明采用的焊接工艺减少了焊接热的输入，确定的合理焊接顺序可以进一步减少焊接过程中的应力和焊后的残余应力及残余变形，提高了焊接强度。采用HO8Cr21Ni10Si不锈钢焊丝及F308(HJ260)焊剂，对304奥氏体不锈钢进行埋弧焊，具有不增C和Si、Cr及Ni元素烧损少的特点，其焊接工艺性能优良，脱渣容易，焊缝成形美观。焊后外观检验显示规缝外形美观，过波圆滑，表面无裂纹、咬边、未熔合、夹渣等缺陷。经无损检测显示，焊缝内部质量优良，为合格焊缝，产品投入使用后在强烈的腐蚀介质和一定温度等工作状态下，使用多年未发生任何质量问题。
具体实施方式
本发明公开的一种304不锈钢埋弧焊焊接工艺为：待焊接的304不锈钢焊接件采用板对接的接头形式，采用“I”型的焊接坡口，焊接件在对应焊缝处的正、背面采用直径为4mm，型号为H08Cr21Ni10Si的焊丝以埋弧焊进行焊接。其中，在正面焊接层的焊接电流为380～400A，电弧电压为30～32V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为420～450A，电弧电压为33～35V，焊接速度为500mm/min。焊接机采用型号为MZ-1000的埋弧焊焊机，采用直流反接形式。
由于304不锈钢的导热性比低碳钢差，因此埋弧焊焊接时，焊接电流的选择原则上要比焊接同样厚度的低碳钢略小一些。在焊丝直径为4mm条件下，当其他参数不变，增加焊接电流时，母材熔深增加，焊丝熔化速度也加快，焊缝窄而高，同时焊接热影响区增宽，焊缝冷却速度下降，所以焊接电流选择不宜过大。反之，当降低焊接电流时，母材熔深减小，易产生未熔合、未焊透缺陷，所以焊接电流也不宜过小。经过多次试验，焊接电流选用380～450A较为合适。
埋弧焊时，电弧电压是影响焊缝宽度的主要参数。当其他参数不变时，增加电弧电压，焊缝宽度增加、熔深也加大；反之，焊缝宽度减少，熔深也降低。此外，电弧电压选择与焊接电流必须相匹配，即一定的焊接电流要保持一定范围的弧长，才能保证电弧稳定燃烧。经试验，当焊接电流为380～450A时，电弧电压为30～35V较好。
埋弧焊时，焊接速度过快则焊缝变窄、熔深变浅，易产生未熔合、未焊透等缺；焊接速度降低则焊缝宽度增加，余高亦增加，热影响区宽度增加，焊接接头冷却慢。因此，焊接电流除了与电弧电压相匹配外，还必须与焊接速度相匹配才能保证焊接接头的质量，经试验，焊接速度为500mm/min较合适。
因此，在本发明中，在焊接电流定量为380～450A时，电弧电压定量在30～ 35V。为了与304不锈钢相匹配的HO8Cr2INi10Si不锈钢焊丝相匹配，在埋弧焊过程中采用的焊剂为F308(HJ260)焊剂。采用HO8Cr21Ni10Si不锈钢焊丝及 F308(HJ260)焊剂，对304奥氏体不锈钢进行埋弧焊，具有不增C和Si、Cr 及Ni元素烧损少的特点。
实施例一：
本发明的具体焊接工艺包括如下步骤：
S1、焊接侧清洁，在焊接前采用草酸对焊缝两侧进行清洗，去除油污及铁锈等污物；
S2、背面清根，在进行背面焊接前，采用角向磨光机对焊缝的背面处进行清根；
S3、焊接坡口选择，采用板对接的接头形式和“I”型的焊接坡口；
S4、焊缝组对，组队时错边量不得大于0.5mm，焊缝间隙为1mm。定位焊尽量焊在间隙大于1mm的地方，也可稍微长一些(达到或超过100mm)，既能保证焊接时应力较大的情况下不发生错边，又能保证焊到大间隙位置时不会烧穿。组队和定位焊时避免让电弧擦伤焊缝外的板材表面，组对完后稍做一点反变形；
S5、正面焊接，采用直径为4mm，型号为H08Cr21Ni10Si的焊丝在正面焊接层以焊接电流为380A，电弧电压为30V进行埋弧焊，焊接速度保持在 500mm/min；
S6、背面焊接，采用直径为4mm，型号为H08Cr21Ni10Si的焊丝在背面焊接层以焊接电流为420A，电弧电压为33V进行埋弧焊，焊接速度保持在 500mm/min；
S7、焊后处理，清理焊缝，将飞溅焊渣等清除干净并酸洗钝化处理。
实施例二：
实施例二与实施例一基本相同，不同之处在于：在正面焊接层的焊接电流为390A，电弧电压为31V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为430A，电弧电压为34V，焊接速度为500mm/min。
实施例三：
实施例三与实施例一基本相同，不同之处在于：在正面焊接层的焊接电流为400A，电弧电压为32V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为450A，电弧电压为35V，焊接速度为500mm/min。
综上所述，本发明采用的焊接工艺减少了焊接热的输入，确定的合理焊接顺序可以进一步减少焊接过程中的应力和焊后的残余应力及残余变形，提高了焊接强度。采用HO8Cr21Ni10Si不锈钢焊丝及F308(HJ260)焊剂，对304奥氏体不锈钢进行埋弧焊，具有不增C和Si、Cr及Ni元素烧损少的特点，其焊接工艺性能优良，脱渣容易，焊缝成形美观。焊后外观检验显示规缝外形美观，过波圆滑，表面无裂纹、咬边、未熔合、夹渣等缺陷。经无损检测显示，焊缝内部质量优良，为合格焊缝，产品投入使用后在强烈的腐蚀介质和一定温度等工作状态下，使用多年未发生任何质量问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种304不锈钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于，待焊接的304不锈钢焊接件采用板对接的接头形式，采用“I”型的焊接坡口，焊接件在对应焊缝处的正、背面采用直径为4mm，型号为H08Cr21Ni10Si的焊丝以埋弧焊进行焊接，其中，在正面焊接层的焊接电流为380～400A，电弧电压为30～32V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为420～450A，电弧电压为33～35V，焊接速度为500mm/min。
2.根据权利要求1所述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于，埋弧焊过程中采用的焊剂为F308(HJ260)焊剂。
3.根据权利要求1所述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、焊接侧清洁，在焊接前采用草酸对焊缝两侧进行清洗，去除油污及铁锈等污物；
S2、背面清根，在进行背面焊接前，采用角向磨光机对焊缝的背面处进行清根；
S3、焊接坡口选择，采用板对接的接头形式和“I”型的焊接坡口；
S4、焊缝组对，组队时错边量不得大于0.5mm，焊缝间隙为1mm，定位焊尽量焊在间隙大于1mm的地方，组队和定位焊时避免让电弧擦伤焊缝外的板材表面，组对完后稍做一点反变形；
S5、正面焊接，采用直径为4mm，型号为H08Cr21Ni10Si的焊丝在正面焊接层以焊接电流为380～400A，电弧电压为30～32V进行埋弧焊，焊接速度保持在500mm/min；
S6、背面焊接，采用直径为4mm，型号为H08Cr21Ni10Si的焊丝在背面焊接层以焊接电流为420～450A，电弧电压为33～35V进行埋弧焊，焊接速度保持在500mm/min；
S7、焊后处理，清理焊缝，将飞溅焊渣等清除干净并酸洗钝化处理。
4.根据权利要求1或3所述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于，正面焊接层的焊接电流为390A，电弧电压为31V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为430A，电弧电压为34V，焊接速度为500mm/min。
5.根据权利要求1或3所述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于，在正面焊接层的焊接电流为380A，电弧电压为30V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为420A，电弧电压为33V，焊接速度为500mm/min。
6.根据权利要求1或3所述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于，在正面焊接层的焊接电流为400A，电弧电压为32V，焊接速度为500mm/min，在背面焊接层的焊接电流为450A，电弧电压为35V，焊接速度为500mm/min。
7.根据权利要求1所述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于，焊接机采用型号为MZ-1000的埋弧焊焊机，直流反接。
8.根据权利要求1所述的304不锈钢埋弧焊焊接工艺，其特征在于，焊接电流定量为380～450A时，电弧电压定量在30～35V。
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