CN114473144A

CN114473144A - 一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法

Info

Publication number: CN114473144A
Application number: CN202111382950.1A
Authority: CN
Inventors: 刘寅璁
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2021-11-22
Filing date: 2021-11-22
Publication date: 2022-05-13

Abstract

本发明公开了一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法。属于焊接工艺领域，步骤：1、对气体保护焊焊接区域进行对应的坡口加工；2、除去X7Ni9钢板与S31603钢板焊缝两侧的油污和锈渍；3、将预处理好的钢板进行组对固定，并留有钝边；4、对组对完成的钢板进行气体保护焊焊接，将焊缝依次进行打底、填充及盖面；5、确定焊缝探伤合格的概率，焊接结束。本发明对对接焊缝和角焊缝的焊接提出了优化措施，且在角焊缝上做出了创新，大大的较低了焊接缺陷的发生。本方法采用的气保焊在效率上也有提高，选择的焊材相对便宜，生产时间和成本大大降低，且焊接质量也有保障。

Description

一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接工艺领域，更具体地，涉及一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法。

背景技术

现有技术中，我国液化天然气(LNG)储罐的大部分材料采用牌号为X7Ni9钢板，X7Ni9是一种低温镍钢，具有良好的高强低温性能。LNG罐建造中，除了罐体本身外，还需连接送料管，送料管一般为S31603不锈钢管，这会涉及到异种材料的连接，现场都需要采用焊接的方式进行连接，不仅有平焊位置(对接接头)，多数为角焊位置(T型接头)。

在建造储罐过程中罐体(X7Ni9)不可避免的需要与S31603钢进行连接，因此对X7Ni9与S31603之间异种钢的焊接工艺非常有必要进行深入的焊接研究，达到满足产品使用，满足用户需要的目的。

焊接工艺中，X7Ni9和S31603在-196℃时均有良好的低温性能，为了保证俩种成分完全不同的钢材在焊接时焊缝金属的顺利过度以及焊接后焊缝同样有较好的强度和低温韧性，在俩者焊接是往往是选择价格偏高的NiCrFe或NiCrMo 焊材，且在焊接过程中对电流、电压以及焊接速度的控制都比较严苛，给施工生产增加了成本。在实际工程中，不仅有平焊位置(对接接头)，多数为角焊位置 (T型接头)，在焊接角焊缝时还要注意焊接应力等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供了一种X7Ni9与S31603相焊的气保焊焊接方法，并给实际工程中的俩个位置焊接的焊接工艺，能保证能够满足对接焊接接头-196℃的冲击韧性≥27J，焊接接头抗拉强度≥抗拉强度低的母材标准要求最低值的焊接工艺。

技术方案：本发明所述的一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法，其具体操作步骤如下：

(1)、对气体保护焊焊接区域进行对应的坡口加工；

(2)、通过磨光机或其它打磨方式除去X7Ni9钢板与S31603钢板焊缝两侧的油污和锈渍；

(3)、将预处理好的钢板进行组对固定，并留有钝边；

(4)、对组对完成的钢板进行气体保护焊焊接，将焊缝依次进行打底、填充及盖面；

(5)、确定焊缝探伤合格的概率，焊接结束。

进一步的，在步骤(1)中，所述对接坡口的对接焊缝采用对称X型坡口；角焊缝采用K型坡口。

进一步的，在步骤(3)中，所述将钢板进行组对固定的条件是：保持层间温度＜100℃，且采用单面焊双面成型；坡口间隙是3mm～4mm，坡口钝边预留 2mm～2.5mm。

进一步的，在步骤(4)中，在所述气体保护焊焊接中采用的焊丝直径为1.2mm，其成分如下：C≤0.02％，Si≤0.7％，1.5％≤Mn≤4.0％，P≤0.030％，S≤0.020％， Ni≥12.0％，Cr≥18.0％，Mo≥2.00％；其主要成分是低C-18Cr-12Ni-2Mo。

进一步的，在步骤(4)中，所述对组对完成的钢板进行气体保护焊焊接最终形成对接接头及T型接头两种接头形式，

其中，所述对接接头的焊接工艺参数为：第一道打底焊接电流200～220A，电弧电压22～24V，填充焊焊接电流220～240A，电弧电压24～26V，焊接速度 16～24cm/min，采用直流电源，保护气配比为98％Ar+2％O₂；

所述T型接头的焊接工艺参数为：第一道打底焊接电流200～220A，电弧电压22～24V，填充焊焊接电流210～230A，电弧电压23～25V，焊接速度14～ 22cm/min，采用直流电源，保护气配比为98％Ar+2％O₂。

进一步的，所述X7Ni9钢板的化学组份及质量百分比满足以下条件：C≤ 0.08％，0.10％≤Si≤0.35％，0.30％≤Mn≤0.80％，P≤0.008％，S≤0.005％， 8.50％≤Ni≤10.0％，Als≥0.015％，V≤0.010％，Cu≤0.05％，Cr≤0.10％， Mo≤0.50％，N≤0.012％，Nb≤0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质。

进一步的，所述S30408钢板的化学组份及质量百分比满足以下条件：C≤ 0.08％，Si≤0.75％，Mn≤2.00％，P≤0.035％，S≤0.20％，Ni：8.00～10.50％， Cr：18.00～20.00％，N≤0.10％。

有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点：1、在保证焊接性能的前提下，较原先的NiCrFe或NiCrMo焊材本方法采用的焊材价格减少很多，用施工减少了生产成本；2、相比较传统方法的焊条电弧焊，本方法采用的气保焊可以大大提高生产效率，减少时间成本；3、不仅对于罐体的对接焊缝的焊接工艺进行了优化，对角焊缝的焊接工艺也有着很大的改进，做到了极大程度的降低了焊接缺陷； 4、本方法与传统方法在坡口形式上有所不同，在打底焊上采用了单面焊双面成型，不需要在打底焊完后用碳弧气刨，这样避免了在气刨后对母材和焊缝的渗碳，导致出现淬硬组织和腐蚀性能下降；5、在角焊缝的位置进行加强焊(如附图4 的7～10焊道)，降低了母材的层状撕裂的可能，加强了焊缝的强度；本发明为一种X7Ni9与S31603相焊的气保焊焊接方法，对对接焊缝和角焊缝的焊接提出了优化措施，且在角焊缝上做出了创新，大大的较低了焊接缺陷的发生。本方法采用的气保焊在效率上也有提高，选择的焊材相对便宜，生产时间和成本大大降低，且焊接质量也有保障。

附图说明

图1是本发明的结构流程图；

图2是本发明实施例1的结构示意图；

图3是本发明实施例2的结构示意图；

图4是本发明中在角焊缝的位置进行加强焊的结构示意图一；

图5是本发明中在角焊缝的位置进行加强焊的结构示意图二。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对本其保护范围的限制：

本发明所述的一种用于铁水预处理的方法，其具体操作步骤如下：

(1)、对焊接区域进行对应的坡口加工：气体保护焊焊接的对接坡口采用对称X型坡口，角焊缝采用K型坡口，

(2)、X7Ni9钢板与S31603钢板需要用磨光机或其它打磨方式除去焊缝两侧的油污和锈渍，使焊缝两侧焊前处于无污染状态；

(3)、将预处理好的钢板进行组对固定，并留有钝边；其条件是：保持层间温度小于100℃，并且采用单面焊双面成型；

坡口间隙3mm～4mm，破口钝边预留2mm～2.5mm；

(4)、对组对完成的钢板进行气体保护焊焊接，

所采用的焊丝直径为1.2mm，其成分如下：C≤0.02％，Si≤0.7％，1.5％≤ Mn≤4.0％，P≤0.030％，S≤0.020％，Ni≥12.0％，Cr≥18.0％，Mo≥2.00％；其主要成分是低C-18Cr-12Ni-2Mo，由于低碳，减少了晶间碳化铬沉淀的可能性，抗腐蚀性能优良；

将焊缝依次进行打底、填充、盖面，最终形成对接接头及T型接头；

所述T型接头的焊接工艺参数为：第一道打底焊接电流200～220A，电弧电压22～24V，填充焊焊接电流210～230A，电弧电压23～25V，焊接速度14～ 22cm/min，采用直流电源，保护气配比为98％Ar+2％O₂；T型接头填充完成后要进行加强焊向外2～3cm，焊接参数与填充时相同；

(5)、焊缝探伤合格，焊接结束。

进一步的，所述X7Ni9钢板的化学组份及质量百分比满足以下条件：C≤ 0.08％，0.10％≤Si≤0.35％，0.30％≤Mn≤0.80％，P≤0.008％，S≤0.005％，8.50％≤Ni≤10.0％，Als≥0.015％，V≤0.010％，Cu≤0.05％，Cr≤0.10％， Mo≤0.50％，N≤0.012％，Nb≤0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质。

上述方案中，所述X7Ni9钢板的力学性能满足：屈服强度Rel≥590MPa，抗拉强度Rm：680～820MPa，延伸率A≥18％，-196℃横向冲击功Akv≥80J。

上述方案中，所述S30408钢板的化学组份及质量百分比满足以下条件：C ≤0.08％，Si≤0.75％，Mn≤2.00％，P≤0.035％，S≤0.20％，Ni：8.00～10.50％， Cr：18.00～20.00％，N≤0.10％。

上述方案中，所述S30408钢力学性能满足：屈服强度Rp0.2≥205MPa，抗拉强度Rm≥520MPa，延伸率A≥40％，HV≤210。

具体的：

一种气保焊焊丝，其化学成分及质量百分比为：C≤0.02％，Si≤0.7％，1.5％≤Mn≤4.0％，P≤0.030％，S≤0.020％，Ni≥12.0％，Cr≥18.0％，Mo≥2.00％；主要成分低C-18Cr-12Ni-2Mo，由于低碳，减少了晶间碳化铬沉淀的可能性，腐蚀性能优良。

所述LNG储罐用钢为20mm厚的X7Ni9钢板，其X7Ni9钢的化学组分是： C≤0.10％，Si：0.15％～0.35％，Mn：0.30％～0.80％，Ni：8.5％～10.0％，P：≤ 0.008％，S：≤0.004％,Mo≤0.10％。X7Ni9钢板的力学性能是：抗拉强度为 689MPa，屈服强度为711MPa，延伸率A＝25％；-196℃时冲击功Akv为：234 J、222J、224J。

所述不锈钢为20mm厚的S31603钢板，其S31603钢板的化学组分是：C≤ 0.030％，Si：0.60％，Mn：1.49％，Cr：≤17％，Ni：≤11％,P：≤0.03％，S：≤0.001％。S31603钢板的力学性能是：抗拉强度为274MPa，屈服强度为571MPa，延伸率A＝63％。

实施例1

本实施例焊接坡口型式为对称X型，坡口角度为60°。

本实施例制备的气保焊焊丝用于焊接X7Ni9钢与S31603钢，所述气保焊药芯焊丝的直径为Φ1.2mm。

本实施例焊接工艺的技术参数如下：打底时：焊接电流为200A；电弧电压为22V；焊接速度为16cm/min；填充时：焊接电流为220A；电弧电压为23V；焊接速度为18cm/min。

本实施例焊接后的金属的显微组织及力学性能分析：焊缝金属组织为奥氏体 +铁素体组织；经检测，没有凝固裂纹及再热裂纹产生；焊接完成的力学性能如表1所述。

表1

结果表明：采用本实施例制备的X7Ni9钢与S31603钢相焊的气体保护焊焊接工艺，在对其焊接后，焊缝及其周围区域的腐蚀性能完全满足其不锈钢的性能要求，在焊接后的焊接接头力学性能也达到了LNG储罐钢焊接的性能要求。

实施例2

本实施例焊接坡口型式为对称X型，坡口角度为60°。

本实施例焊接工艺的技术参数如下：打底时：焊接电流为210A；电弧电压为22V；焊接速度为18cm/min；填充时：焊接电流为220A；电弧电压为23V；焊接速度为20cm/min。

本实施例焊接后的金属的显微组织及力学性能分析：焊缝金属组织为奥氏体 +铁素体组织。经检测，没有凝固裂纹及再热裂纹产生；焊接完成的力学性能如表2所述。

表2

实施例3

本实施例焊接坡口型式为对称K型，坡口角度为45°。

本实施例焊接工艺的技术参数如下：打底时：焊接电流为220A；电弧电压为22V；焊接速度为16cm/min；填充时：焊接电流为220A；电弧电压为24V；焊接速度为19cm/min。

本实施例焊接后的金属的显微组织及力学性能分析：焊缝金属组织为奥氏体 +铁素体组织；经检测，没有凝固裂纹及再热裂纹产生，金相观察无未熔合部分，硬度试验合格如表3所述。

表3

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法，其特征在于，其具体操作步骤如下：

(1)、对气体保护焊焊接区域进行对应的坡口加工；

(3)、将预处理好的钢板进行组对固定，并留有钝边；

(5)、确定焊缝探伤合格的概率，焊接结束。

2.根据权利要求1所述的一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法，其特征在于，

在步骤(1)中，所述对接坡口的对接焊缝采用对称X型坡口；角焊缝采用K型坡口。

3.根据权利要求1所述的一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法，其特征在于，

在步骤(3)中，所述将钢板进行组对固定的条件是：保持层间温度＜100℃，且采用单面焊双面成型；坡口间隙是3mm～4mm，坡口钝边预留2mm～2.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法，其特征在于，

在步骤(4)中，在所述气体保护焊焊接中采用的焊丝直径为1.2mm，其成分如下：C≤0.02％，Si≤0.7％，1.5％≤Mn≤4.0％，P≤0.030％，S≤0.020％，Ni≥12.0％，Cr≥18.0％，Mo≥2.00％；其主要成分是低C-18Cr-12Ni-2Mo。

5.根据权利要求1所述的一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法，其特征在于，

在步骤(4)中，所述对组对完成的钢板进行气体保护焊焊接最终形成对接接头及T型接头两种接头形式，

其中，所述对接接头的焊接工艺参数为：第一道打底焊接电流200～220A，电弧电压22～24V，填充焊焊接电流220～240A，电弧电压24～26V，焊接速度16～24cm/min，采用直流电源，保护气配比为98％Ar+2％O₂；

所述T型接头的焊接工艺参数为：第一道打底焊接电流200～220A，电弧电压22～24V，填充焊焊接电流210～230A，电弧电压23～25V，焊接速度14～22cm/min，采用直流电源，保护气配比为98％Ar+2％O₂。

6.根据权利要求1所述的一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法，其特征在于，

所述X7Ni9钢板的化学组份及质量百分比满足以下条件：C≤0.08％，0.10％≤Si≤0.35％，0.30％≤Mn≤0.80％，P≤0.008％，S≤0.005％，8.50％≤Ni≤10.0％，Als≥0.015％，V≤0.010％，Cu≤0.05％，Cr≤0.10％，Mo≤0.50％，N≤0.012％，Nb≤0.10％，余量为Fe及不可避免的杂质。

7.根据权利要求1所述的一种X7Ni9与S31603相焊的气体保护焊焊接方法，其特征在于，所述S30408钢板的化学组份及质量百分比满足以下条件：C≤0.08％，Si≤0.75％，Mn≤2.00％，P≤0.035％，S≤0.20％，Ni：8.00～10.50％，Cr：18.00～20.00％，N≤0.10％。