CN114226925A - 一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法 - Google Patents

一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及焊接领域，具体为一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，包括以下具体步骤：S1、对待焊接工件进行坡口加工；S2、将S1中处理后的工件进行组对，并进行定位焊，将组对后的工件固定；若工件为板材，则将定位焊后的工件放置在胎架上；若工件为管材，则将定位焊后的工件放置在滚轮架上；S3、焊接前，使用气体保护罩对工件未焊接的一面进行保护，钨针对准接头中心；焊接时，气体保护罩随焊枪同速移动，激光检测装置产生的激光线实时检测接头的间隙，并将焊接中心位置反馈给焊枪装置，使得钨针始终对准接头中心；焊接过程对工件进行两个阶段的焊接。本发明能实现自动焊接，焊接后焊缝美观性好焊接质量高，且能降低焊材的用量。

Description

一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法
技术领域
本发明涉及焊接领域，具体为一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法。
背景技术
超级双相不锈钢(ASTMS32550、S32750；GB03Cr25Ni6Mo3Cu2N、022Cr25Ni7Mo4N)及超级奥氏体不锈钢(ASTM S31254；GB 00Cr20Ni18Mo6CuN)具有良好的耐点腐蚀能力，且强度高，适合于制造船舶及海洋工程脱硫塔、石油化工的耐腐蚀管系和储罐。目前在对上述不锈钢进行加工焊接时主要的焊接方法有手工电弧焊、氩弧焊、埋弧焊以及熔化极气体保护焊，这几种方法根据具体产品的特点而应用，在板或者管对接方面都具有一定的缺点：
如手工电弧焊焊接效率低，需要开设坡口，对于操作者技能要求高；
如常规氩弧焊可以实现单面焊双面成型，也需要开设坡口，焊接效率低，对于操作者要求高；
如埋弧焊焊接效率高，可以实现机械化，部分板厚不需要开坡口，但无法实现单面焊双面成型，需要双面焊接；
如熔化极气体保护焊，可以实现自动化，但对于实现单面焊双面成较难，且防腐性能相对不高。
发明内容
本发明目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种能提高焊接效率和焊接质量且能降低焊接成本的不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法。
本发明的技术方案：一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，包括以下具体步骤：
S1、对待焊接工件进行坡口加工；
采用刨加工或铣加工的方式对待焊接工件的单面进行坡口的开设，其中，待焊接工件为不锈钢板或不锈钢管；
若待焊接工件的厚度不大于8mm，则待焊接工件的端部需平直，且端面的角度偏差角度θ的范围为0～5°；
若待焊接工件的厚度大于8mm，则待焊接工件的端部开设Y型坡口，坡口角度α的范围为25～35°，钝边b的长度范围为5～7mm；
S2、焊接前准备；
将S1中处理后的工件进行组对，并采用手工氩弧焊进行定位焊，将组对后的工件固定；定位焊后，定位焊高度h不大于1mm，定位焊长度L1不大于10mm，定位焊的焊点间距不大于200mm；
若工件为板材或管材纵缝，则将定位焊后的工件放置在胎架上；
若工件为管材环缝，则将定位焊后的工件放置在滚轮架上；
S3、对工件进行焊接；
焊接前，使用气体保护罩对工件未焊接的一面进行保护，钨针对准接头中心；
焊接时，气体保护罩随焊枪同速移动，激光检测装置产生的激光线实时检测接头的间隙，并将焊接中心位置反馈给焊枪装置，使得钨针始终对准接头中心；焊接过程对工件进行两阶段焊接，两阶段焊接的过程分：
首先进行第一道焊接，第一道焊接不需要填充焊丝，焊接后让工件两侧进行自熔形成焊缝，并在背面成型，不需要再进行背面焊接；
然后进行填充盖面焊接，若工件的厚度不大于8mm，则工件只需要进行一道盖面焊接，若工件的厚度大于8mm，则工件至少需要进行两道盖面焊接。
优选的，S3中焊接前对焊接区域周边进行清洁。
优选的，S3中，若工件的厚度大于8mm，则在第一道焊接时，焊接电流为470～500A，电弧电压为16～19V，焊接速度为15～20cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面保护气体的流量为10～15L/min。
优选的，S3中，若工件的厚度为8mm，则在第一道焊接时，焊接电流为480～500A，电弧电压为18～19V，焊接速度为22～28cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面保护气体的流量为10～15L/min。
优选的，S3中，若工件的厚度为6mm，则在第一道焊接时，焊接电流为420～440A，电弧电压为17～18V，焊接速度为15～20cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面保护气体的流量为10～15L/min。
优选的，在第一道焊接时背面保护气体选用(1.5～2.5％)N2+(97.5～98.5％)Ar的混合气体，保护气体的纯度不低于99.997％，正面保护气体选用纯Ar气，保护气体的纯度不低于99.997％。
优选的，填充盖面焊接时的焊接电流为120～200A,电弧电压11～13V，焊接速度10～15cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面气体保护始终保持存在直至整个接头焊接完成，正面保护气体选用Ar气，保护气体的纯度不低于99.997％
与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明提供的焊接工艺
方案相对于传统的焊接工艺，能实现对超级双相不锈钢或超级奥氏体不锈钢板材以及管材的自动化焊接，大大提高工件的焊接效率和焊接质量；另外，在对工件进行焊接是，只需要对工件连接处进行单面焊接即可，无需双面焊接，能有的节约焊材成本，提高焊接效率；
由于超级双相不锈钢及超级奥氏体不锈钢用焊材价格昂贵，本申请文件提供的焊接工艺只需要在工件端面开设较小的坡口或者不开坡口，进而能大大降低焊材的用量，从而能有效的节约焊材的使用成本；采用自动氩弧焊，焊接过程稳定，焊缝成型美观，焊接前进行清洁处理大大避免杂质等对焊缝的影响，大大提高其耐腐蚀性能。
附图说明
图1为本发明提出的一种实施例中的工件端部坡口加工后结构示意图。
图2为本发明提出的一种实施例中工件组队固定后的结构示意图。
图3为本发明提出的一种实施例中固定后工件与气体保护罩配合状态下结构示意图。
图4为图3中A-A方向的剖视图。
图5为本发明提出的一种实施例中第一道焊接后工件的截面图。
具体实施方式
实施例一
本发明提出的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，包括以下具体步骤：
S1、对待焊接工件进行坡口加工。
采用刨加工或铣加工的方式对待焊接工件的单面进行坡口的开设，其中，待焊接工件为不锈钢板或不锈钢管；
如图1所示，若待焊接工件的厚度不大于8mm，则待焊接工件的端部需平直，且端面的角度偏差角度θ的范围为0～5°；
若待焊接工件的厚度大于8mm，则待焊接工件的端部开设Y型坡口，坡口角度α的范围为25～35°，钝边b的长度范围为5～7mm；
S2、焊接前准备
将S1中处理后的工件进行组对，并采用手工氩弧焊进行定位焊，将组对后的工件固定；手工氩弧焊时选用的焊丝与正式焊接所用材料相同；
如图2所示，定位焊后，定位焊高度h不大于1mm，定位焊长度L1不大于10mm，定位焊的焊点间距不大于200mm；
工件焊接固定后，若工件为板材或管材纵缝，则将定位焊后的工件放置在胎架上，与工件接触的部位为奥氏体不锈钢材质；
工件焊接固定后，若工件为管材环缝，则将定位焊后的工件放置在滚轮架上，可以实现环缝的滚动；
S3、对工件进行焊接
焊接前，使用气体保护罩对工件未焊接的一面进行保护，钨针对准接头中心；其中，钨针采用蓝钨材质，并接电源负极；
焊接时，气体保护罩随焊枪同速移动，激光检测装置产生的激光线实时检测接头的间隙，并将焊接中心位置反馈给焊枪装置，使得钨针始终对准接头中心；
需要说明的是，焊枪装置由控制系统进行智能操控这是现有技术对此并不详细说明，激光检测装置安装在焊枪装置前侧，检测焊接中心位置并将检测到的数据信息实时发送至控制系统，以控制焊接装置移动的位置，进而能实现钨针实时对准接头中心，整个焊接过程均为自动化焊接，并不需要焊接过程中人为干预；
焊接过程对工件进行两阶段焊接，两阶段焊接的过程分：
首先进行第一道焊接，第一道焊接不需要填充焊丝，焊接后让工件两侧进行自熔形成焊缝，并在背面成型，不需要再进行背面焊接；如图5所示，为工件进行第一道焊接后的截面图，图5中的第一幅图为工件为无坡口状态第一道焊接后的焊缝截面图，图5中的第二幅图为工件为有坡口状态第一道焊接后的焊缝截面图；
然后进行填充盖面焊接，若工件的厚度不大于8mm，则工件只需要进行一道盖面焊接，若工件的厚度大于8mm，则工件至少需要进行两道盖面焊接；
填充盖面焊接时的焊接电流为120～200A,电弧电压11～13V，焊接速度10～15cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面气体保护始终保持存在直至整个接头焊接完成，正面保护气体选用Ar气，保护气体的纯度不低于99.997％。
填充盖面焊焊接时需要通过旁路自动送丝，通过氩弧的热量熔化焊丝形成熔敷金属，其中，焊丝直径为1.0或1.2mm，焊丝型号根据超级不锈钢而定，如为S32550，则选择焊丝型号AWS A5.9 ER2553,如果为S32750，则选择焊丝型号为AWS A5.9 ER2594；如为S31254,则选择AWS A5.14 ERNiCrMo3。
实施例二
如图3-4所示，本发明提出的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，相较于实施例一，本实施例公开了气体保护罩的具体结构；气体保护罩选用不锈钢材质制成，气体保护罩的端面设有耐热棉，气体保护罩上设有供Ar气进入的进气口以及供Ar气排出的排气口；
气体保护罩的高度H不低于100mm，气体保护罩的宽度W不低于40mm，气体保护罩的长度选用但不限于与整个接头长度相同；气体保护罩的长度也可以制作成不低于500mm，气体保护罩设置与焊枪移动速度相同，使得背面焊缝完全受到气体保护；
实施例三
本发明提出的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，相较于实施例一，本实施例还包括S3中焊接前对焊接区域周边进行清洁，清洁时需要将将焊接区域周边20mm范围内的杂物如粉尘、氧化物采用不锈钢钢丝刷清理掉，存在的有机污染物的如切割液、油漆笔，用丙酮液清洗掉。
实施例四
本发明提出的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，相较于实施例一，本实施例还包括S3中，若工件的厚度大于8mm，则在第一道焊接时，焊接电流为470～500A，电弧电压为16～19V，焊接速度为15～20cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面保护气体的流量为10～15L/min；背面保护气体选用(1.5～2.5％)N2+(97.5～98.5％)Ar的混合气体，保护气体的纯度不低于99.997％，正面保护气体选用纯Ar气，保护气体的纯度不低于99.997％。
实施例五
本发明提出的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，相较于实施例一，本实施例还包括S3中，若工件的厚度为8mm，则在第一道焊接时，焊接电流为480～500A，电弧电压为18～19V，焊接速度为22～28cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面保护气体的流量为10～15L/min；背面保护气体选用(1.5～2.5％)N2+(97.5～98.5％)Ar的混合气体，保护气体的纯度不低于99.997％，正面保护气体选用纯Ar气，保护气体的纯度不低于99.997％。
实施例六
本发明提出的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，相较于实施例一，本实施例还包括S3中，若工件的厚度为6mm，则在第一道焊接时，焊接电流为420～440A，电弧电压为17～18V，焊接速度为15～20cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面保护气体的流量为10～15L/min；背面保护气体选用(1.5～2.5％)N2+(97.5～98.5％)Ar的混合气体，保护气体的纯度不低于99.997％，正面保护气体选用纯Ar气，保护气体的纯度不低于99.997％。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。

Claims (7)

1.一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
S1、对待焊接工件进行坡口加工
采用刨加工或铣加工的方式对待焊接工件的单面进行坡口的开设，其中，待焊接工件为不锈钢板或不锈钢管；
若待焊接工件的厚度不大于8mm，则待焊接工件的端部需平直，且端面的角度偏差角度θ的范围为0～5°；
若待焊接工件的厚度大于8mm，则待焊接工件的端部开设Y型坡口，坡口角度α的范围为25～35°，钝边b的长度范围为5～7mm；
S2、焊接前准备
将S1中处理后的工件进行组对，并采用手工氩弧焊进行定位焊，将组对后的工件固定；定位焊后，定位焊高度h不大于1mm，定位焊长度L1不大于10mm，定位焊的焊点间距不大于200mm；
若工件为板材或管材纵缝，则将定位焊后的工件放置在胎架上；
若工件为管材环缝，则将定位焊后的工件放置在滚轮架上；
S3、对工件进行焊接
焊接前，使用气体保护罩对工件未焊接的一面进行保护，钨针对准接头中心；
焊接时，气体保护罩随焊枪同速移动，激光检测装置产生的激光线实时检测接头的间隙，并将焊接中心位置反馈给焊枪装置，使得钨针始终对准接头中心；焊接过程对工件进行两阶段焊接，两阶段焊接的过程分：
首先进行第一道焊接，第一道焊接不需要填充焊丝，焊接后让工件两侧进行自熔形成焊缝，并在背面成型，不需要再进行背面焊接；
然后进行填充盖面焊接，若工件的厚度不大于8mm，则工件只需要进行一道盖面焊接，若工件的厚度大于8mm，则工件至少需要进行两道盖面焊接。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，其特征在于，S3中焊接前对焊接区域周边进行清洁。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，其特征在于，S3中，若工件的厚度大于8mm，则在第一道焊接时，焊接电流为470～500A，电弧电压为16～19V，焊接速度为15～20cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面保护气体的流量为10～15L/min。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，其特征在于，S3中，若工件的厚度为8mm，则在第一道焊接时，焊接电流为480～500A，电弧电压为18～19V，焊接速度为22～28cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面保护气体的流量为10～15L/min。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，其特征在于，S3中，若工件的厚度为6mm，则在第一道焊接时，焊接电流为420～440A，电弧电压为17～18V，焊接速度为15～20cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面保护气体的流量为10～15L/min。
6.根据权利要求3或4或5所述的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，其特征在于，在第一道焊接时背面保护气体选用(1.5～2.5％)N2+(97.5～98.5％)Ar的混合气体，保护气体的纯度不低于99.997％，正面保护气体选用纯Ar气，保护气体的纯度不低于99.997％。
7.根据权利要求1所述的一种不锈钢工件对接深熔氩弧焊接方法，其特征在于，填充盖面焊接时的焊接电流为120～200A,电弧电压11～13V，焊接速度10～15cm/min，正面保护气体流量为15～20L/min，背面气体保护始终保持存在直至整个接头焊接完成，正面保护气体选用Ar气，保护气体的纯度不低于99.997％。
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