CN113814530B - 不锈钢的焊接方法以及不锈钢工件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法，包括以下步骤：焊接前对04Cr13Ni5Mo不锈钢进行焊前预热，确保预热温度在100℃以上；通入焊接保护气体，使用气体保护电弧焊设备以及焊丝对预热后的04Cr13Ni5Mo不锈钢进行多层焊接，焊接过程中控制层间温度小于等于150℃，控制热输入小于等于2.1KJ/mm；对04Cr13Ni5Mo不锈钢焊接构件进行焊后热处理，加热温度为580℃，恒温时间为10小时。本发明提供的焊接方法，应用于04Cr13Ni5Mo不锈钢母材的焊接，保证了对焊缝韧性和强度的要求。本发明还提供了采用上述焊接方法焊接的04Cr13Ni5Mo不锈钢工件。

Description

不锈钢的焊接方法以及不锈钢工件
技术领域
本发明涉及一种焊接方法，尤其是一种用于04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法。本发明还提供了采用上述焊接方法焊接的工件。
背景技术
04Cr13Ni5Mo为一种马氏体不锈钢，在《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》GB/T20878-2007中序号99，统一数字代号S41595，其化学成分的质量百分比为：C：0.05％，Si：0.60％，Mn：0.50～1.00％，P：0.03％，S:0.03％，Ni：3.50～5.50％，Cr：11.50～14.00％，Mo：0.50～1.00％。04Cr13Ni5Mo是一种含钼的低碳马氏体不锈钢，含碳量较低，且含有镍，耐蚀性较好，是Cr13型不锈钢中耐蚀性最好的钢，加工成形性优良。04Cr13Ni5Mo不锈钢广泛应用于水电、火电、核电等领域，这就要求04Cr13Ni5Mo不锈钢具有高强度的同时又具有好的韧性，因此对04Cr13Ni5Mo的焊接提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法，使04Cr13Ni5Mo焊缝具有较高的韧性和强度。
本发明的另一目的是提供一种04Cr13Ni5Mo不锈钢工件，其上焊接形成的焊缝具有较高的韧性和强度。
本发明提供了一种04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法，包括以下步骤：
焊接前对04Cr13Ni5Mo不锈钢进行焊前预热；
通入焊接保护气体，使用气体保护电弧焊设备以及焊丝对预热后的04Cr13Ni5Mo不锈钢进行多层焊接，焊接过程中控制层间温度小于等于150℃，控制热输入小于等于2.1KJ/mm；以及
对04Cr13Ni5Mo不锈钢焊接构件进行焊后热处理，加热温度为580℃，恒温时间为10小时。
本发明提供的04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法，在焊后热处理阶段采用加热温度为580℃，并延长焊后热处理时间至10小时，可有效改善母材、焊缝、热影响区的冲击性能,同时其弯曲性能也得到明显改善。
在04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的再一种示意性实施方式中，在气体保护电弧焊中使用的焊丝为符合美国焊接协会标准的AWS ER410NiMo不锈钢焊丝。
在04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的又一种示意性实施方式中，焊接保护气体的化学成分的体积百分比为97.5％Ar以及2.5％CO2，气体流量为为12L～18L/min。
在04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的另一种示意性实施方式中，方法还包括步骤：根据GB/T985-2008标准对04Cr13Ni5Mo不锈钢进行坡口设计，加工坡口，清理坡口处的油污和杂质。
在04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的另一种示意性实施方式中，坡口形式为双面单边V形坡口，上坡口角度为45°，根部间隙为2mm～4mm，下坡口角度为45°。
在04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的另一种示意性实施方式中，在焊后热处理中使用热处理炉将04Cr13Ni5Mo不锈钢焊接构件以50℃/小时的速率从室温升温至580℃，在580℃恒温10小时，再将焊接件以50℃/小时的速率降至室温。
在04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的另一种示意性实施方式中，焊丝采用直流反接，焊接电流212A～280A，焊接电压29.1V-33.7V。
在04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的另一种示意性实施方式中，04Cr13Ni5Mo不锈钢厚度为25mm～100mm。
在04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的另一种示意性实施方式中，在焊前预热中，将04Cr13Ni5Mo不锈钢从室温加热到大于等于100℃，并且在气体保护电弧焊中保持大于等100℃。
在04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的另一种示意性实施方式中，焊接方法形成的焊缝的抗拉强度大于等于800Mpa，在温度-30℃的抗冲击值大于等于50J。
本发明还提供了一种04Cr13Ni5Mo不锈钢工件，包括采用上述焊接方法焊接形成的焊缝，焊缝的抗拉强度大于等于800Mpa，在温度-30℃的抗冲击值大于等于50J。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1为04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的一种示意性实施方式的流程示意图。
图2为坡口焊缝示意图。
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
图1为04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法的一种示意性实施方式的流程示意图。参照图1，焊接方法包括以下步骤：
S10：根据GB/T985-2008《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式与尺寸》标准对04Cr13Ni5Mo不锈钢进行坡口设计，加工坡口，清理坡口处的油污和杂质。4Cr13Ni5Mo为一种马氏体不锈钢，其化学成分的质量百分比为：C：0.05％，Si：0.60％，Mn：0.50～1.00％，P：0.03％，S:0.03％，Ni：3.50～5.50％，Cr：11.50～14.00％，Mo：0.50～1.00％。在示意性实施方式中，04Cr13Ni5Mo不锈钢母材厚50mm，坡口形式为双面单边V形坡口。图2为坡口焊缝示意图，参照图2，上坡口角度为45°，根部间隙为2mm～4mm，下坡口角度为45°。在其他示意性实施方式中，04Cr13Ni5Mo不锈钢厚度可以为25mm～100mm。
S20：焊接前对04Cr13Ni5Mo不锈钢进行焊前预热，将04Cr13Ni5Mo不锈钢从室温加热到大于等于100℃，并且在后续的气体保护电弧焊中保持大于等100℃；
S30：通入焊接保护气体，使用气体保护电弧焊设备以及焊丝对04Cr13Ni5Mo不锈钢进行多层焊接，焊接过程中控制层间温度小于等于150℃，控制热输入小于等于2.1KJ/mm；
气体保护电弧焊是采用连续等速送进可熔化的焊丝与被焊工件之间的电弧作为热源来熔化焊丝和母材金属，形成熔池和焊缝的焊接方法。为了得到良好的焊缝应利用外加气体作为电弧介质并保护熔滴、熔池金属及焊接区高温金属免受周围空气的有害作用。在示意性实施方式中，在气体保护电弧焊中使用的焊丝为符合美国焊接协会标准的AWSER410NiMo不锈钢焊丝，直径φ1.2mm。焊接保护气体的化学成分的体积百分比为97.5％Ar以及2.5％CO2，气体流量为为12L～18L/min。焊丝采用直流反接，焊接电流212A～280A，焊接电压29.1V-33.7V。
S40：对04Cr13Ni5Mo不锈钢焊接构件进行焊后热处理，加热温度为580℃，恒温时间为10小时。具体的，使用热处理炉将04Cr13Ni5Mo不锈钢焊接构件以50℃/小时的速率从室温升温至580℃，在580℃恒温10小时，再将焊接件以50℃/小时的速率降至室温。
通过分析焊缝试样的微观组织以及力学性能，焊缝在回火过程中产生的逆变奥氏体含量受回火温度的影响，随回火温度的升高，逆变奥氏体含量先增加后降低，在580℃含量达到最大值。本发明提供的焊接方法在焊后热处理阶段采用加热温度为580℃，并延长焊后热处理时间至10h，可有效改善母材、焊缝、热影响区的冲击性能,同时其弯曲性能也得到明显改善。
对采用上述焊接方法的焊接试板按《焊接接头拉伸试验方法》GB/T2651、《焊接接头弯曲试验方法》GB/T2653和《焊接接头冲击试验方法》GB/T2650规定加工成试样，然后进行试验，试验结果见表1。
试验结果分析：由拉伸试验结果看出，断口位置都在母材上，焊缝抗拉强度均大于等于母材标准值800Mpa，焊缝强度合格。侧弯试验结果均完好，无裂纹，焊缝的塑性良好。焊缝在温度-30℃的抗冲击值大于等于50J，具有优良的强韧性能。
本发明还提供了一种04Cr13Ni5Mo不锈钢工件，包括采用上述焊接方法焊接形成的焊缝，焊缝的抗拉强度大于等于800Mpa，在温度-30℃的抗冲击值大于等于50J。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括以下步骤：
焊接前对04Cr13Ni5Mo不锈钢进行焊前预热；
通入焊接保护气体，使用气体保护电弧焊设备以及焊丝对预热后的04Cr13Ni5Mo不锈钢进行多层焊接，焊接过程中控制层间温度小于等于150℃，控制热输入小于等于2.1KJ/mm；以及
对04Cr13Ni5Mo不锈钢焊接构件进行焊后热处理，使用热处理炉将04Cr13Ni5Mo不锈钢焊接构件以50℃/小时的速率从室温升温至580℃，在580℃恒温10小时，再将焊接件以50℃/小时的速率降至室温；
其中焊接时对04Cr13Ni5Mo不锈钢进行坡口设计，所述坡口形式为双面单边V形坡口，上坡口角度为45°，根部间隙为2mm～4mm，下坡口角度为45°；
其中所述焊接方法形成的焊缝的抗拉强度大于等于864Mpa，在温度-30℃的抗冲击值大于等于50J。
2.如权利要求1所述的04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法，其特征在于，在气体保护电弧焊中使用的所述焊丝为AWS ER410NiMo不锈钢焊丝。
3.如权利要求1所述的04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法，其特征在于，所述焊接保护气体的化学成分的体积百分比为97.5%Ar以及2.5%CO2，气体流量为12L/min～18L/min。
4.如权利要求1所述的04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法，其特征在于，所述焊丝采用直流反接，焊接电流212A～280A，焊接电压29.1V～33.7V。
5.如权利要求1所述的04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法，其特征在于，所述04Cr13Ni5Mo不锈钢厚度为25mm～100mm。
6.如权利要求1所述的04Cr13Ni5Mo不锈钢的焊接方法，其特征在于，在焊前预热中，将04Cr13Ni5Mo不锈钢从室温加热到大于等于100℃，并且在气体保护电弧焊中保持大于等于100℃。
7.04Cr13Ni5Mo不锈钢工件，其特征在于，包括采用如权利要求1所述的焊接方法焊接形成的焊缝。
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