CN114939708A

CN114939708A - 一种船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法

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Publication number: CN114939708A
Application number: CN202210230847.3A
Authority: CN
Inventors: 蔡佳兴; 刘寅璁; 崔云芳; 程学群; 范益; �田�浩; 王晓斌; 曾周燏; 郭丹; 代芹芹; 杨文秀
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-03-09
Filing date: 2022-03-09
Publication date: 2022-08-26

Abstract

本发明公开了一种船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法，首先焊接基层DH36钢：焊接电流为220~280A，电弧电压为22~28V；焊接速度为0.4~0.7cm/min，保护气为纯CO₂；其次焊接过渡层：焊接电流为200~220A；电弧电压为13~14V；焊接速度为0.15~0.25cm/min；最后焊接覆层2205钢：焊接电流为200~210A；电弧电压为13~14V；焊接速度为0.15~0.25cm/min，采用直流电源，保护气为纯Ar₂。该方法解决了船用2205不锈钢复合板焊接接头热影响易腐蚀，力学性能不达标，过渡层的硬度较高等问题，焊接后力学性能优异并能有效降低焊接缺陷。

Description

一种船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法

技术领域

本发明涉及一种氩弧焊焊接方法，尤其涉及一种船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法。

背景技术

船用2205不锈钢复合板是将2205不锈钢和船用低合金钢通过真空轧制等方式结合在一起的复合材料，这种材料既具备2205不锈钢的高耐蚀性性又具备船用低合金钢高强度、高韧性的力学性能，可被用来制作船体等结构。该复合板的应用常常涉及焊接问题，焊接接头既要满足力学性能的要求，又要满足腐蚀性能的要求。

目前，关于2205不锈钢复合板的焊接方法较多，若手工电弧焊、氩弧焊，关于船板低合金钢的焊接方法也较多，如埋弧焊、气保焊、手工电弧焊等。但是船用2205复合板的焊接与2205焊接或者船用低合金的焊接不尽相同，还要考虑到不锈钢和低合金钢结合面的焊接，若焊材、焊接工艺参数选择不当，容易造成焊接裂纹、焊接接头处腐蚀严重、焊接接头力学性能达不到要求等问题。韩俭等人(CN202011244248.4一种用于2205双相不锈钢MIG焊的三元保护气体及其焊接工艺)发明一种焊接2205不锈钢 MIG焊的方法，采用三元气体保护熔化极。毕宗岳等人(CN201610362253.2一种上下包覆LC2205不锈钢层状复合板材的对焊连接方法)发明了用于焊接X65管线钢与2205 不锈钢双面包覆型复合板的方法，采用“V+I+V”型坡口，按照碳钢层、过渡层、2205 不锈钢层的顺序进行焊接，并对过渡层熔敷厚度进行控制，适用于各种耐腐蚀管道包覆型不锈钢复合板的焊接。

现有的焊接工艺并不适用于船用2205复合板的焊接，现有方法存在焊接接头热影响易腐蚀，力学性能不达标，过渡层的硬度较高等问题。

发明内容

发明目的：本发明旨在提供一种焊接后力学性能优异并能有效减少焊接缺陷的耐腐蚀船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法。

技术方案：本发明的涉及到的2205不锈钢/DH36钢复合板的氩弧焊焊接方法包括如下步骤：

(1)焊接的对接坡口采用对称带台阶X型坡口，台阶低于结合层1mm～1.5mm，过渡层焊接不高于结合层2mm；

(2)通过打磨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)首先焊接基层DH36钢，采用二氧化碳气体保护焊；其次焊接过渡层，采用氩弧焊；最后焊接覆层2205不锈钢，采用氩弧焊；

(4)保持层间温度小于150℃，采用单面焊双面成型，坡口间隙3mm～4mm，坡口钝边预留2mm～2.5mm；

所述2205不锈钢采用的化学成分及质量百分比为：C≤0.030％，Si≤1.0％，Mn≤2.0％，P≤0.030％，S≤0.02％，4.50％≤Ni≤6.50％，21.0％≤Cr≤23.0％，2.5％≤Mo ≤3.5％，0.08≤N≤0.20％，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选地，DH36钢的化学成份及质量百分比为：C≤0.18％，Si≤0.50％，0.90％≤Mn≤1.60％，P≤0.025％，S≤0.025％，Cu≤0.35％，Ni≤0.40％，V≤0.10％，Nb≤0.20％，余量为Fe及不可避免的杂质。

优选地，所述DH36钢所用的气体保护焊焊丝成分如下：C≤0.18％，Si≤0.90％，Mn≤2.00％，P≤0.030％，S≤0.030％，余量为Fe及不可避免的杂质。其熔覆金属的力学性能是：抗拉强度为535MPa，屈服强度为440MPa，延伸率A＝32％；-40℃时冲击功Akv为：110J。

优选地，所述过渡层氩弧焊焊丝的成分如下C≤0.030％，Si≤0.6％，Mn≤2.5％，P≤0.030％，S≤0.020％，12.0％≤Ni≤16.0％，21.0％≤Cr≤25.0％，2.0％≤Mo≤3.00％，余量为Fe及不可避免的杂质。其熔覆金属的力学性能是：抗拉强度为645MPa，延伸率 A＝37％；-40℃时冲击功Akv为：92J。

优选地，所述覆层氩弧焊焊丝的成分如下：C≤0.03％，Si≤1％，0.5％≤Mn≤2.0％， P≤0.030％，S≤0.030％，7.5％≤Ni≤9.5％，21.5％≤Cr≤23.5％，2.5％≤Mo≤3.5％， 0.08≤N≤0.20％，余量为Fe及不可避免的杂质。其熔覆金属的力学性能是：抗拉强度为805MPa，屈服强度为715MPa，延伸率A＝30％；-40℃时冲击功Akv为：129J。

优选地，所述基层焊接时的工艺参数为：焊接电流为220～280A，电弧电压为22～28V；焊接速度为0.4～0.7cm/min，保护气为纯CO₂。

优选地，所述过渡层焊接时的工艺参数为：焊接电流为200～220A；电弧电压为 13～14V；焊接速度为0.15～0.25cm/min。

优选地，所述覆层焊接时的工艺参数为：焊接电流为200～210A；电弧电压为13～14V；焊接速度为0.15～0.25cm/min，采用直流电源，保护气为纯Ar₂。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：(1)耐腐蚀性能良好，在焊接坡口上选择了带台阶的X型坡口，使得覆层和基层的金属平滑过渡，腐蚀性能有很大保障，焊接接头处按照《GB/T4334-2020金属和合金的腐蚀奥氏体及铁素体-奥氏体(双相) 不锈钢晶间腐蚀》标准进行了晶间腐蚀试验试验按照《ASTM A923奥氏体-铁素体双相体不锈钢金属间不良化合相的标准检测方法C法》进行点蚀试验，腐蚀速率均小于 10mdd，满足要求；(2)力学性能优异，焊接坡口及工艺的改变使得焊后的力学性能也有明显提高；(3)基层采用的气保焊可以全位置焊接，且焊接效率快；(4)基层气保焊采用单面焊双面成型，打底时无需反面清根，提高了工作效率；(5)生产成本低，本发明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；(6)该方法对接焊缝焊接提出了优化措施，在焊接坡口上选择了带台阶的X型坡口，使得覆层和基层的金属平滑过渡，腐蚀性能有很大保障，大大的降低了焊接缺陷的发生。

附图说明

图1为带台阶的X型坡口示意图；

图2为实施例1焊接接头晶间腐蚀试样弯曲后的图；

图3为实施例2焊接接头晶间腐蚀试样弯曲后的图；

图4为实施例3焊接接头晶间腐蚀试样弯曲后的图；

图5为实施例4焊接接头晶间腐蚀试样弯曲后的图；

图6为实施例5焊接接头晶间腐蚀试样弯曲后的图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

所述钢板为3.2+12mm厚的2205+DH36，其2205不锈钢的化学组份及质量百分比满足以下条件，如表1所示。

表1化学成分(Wt)％(熔敷金属，余量为Fe及不可避免的杂质)

本实施例焊接坡口型式为带台阶的对称X型(如附图1)，坡口角度为60°。

实施例1

本实施例焊接工艺的技术参数如下：基层时：焊接电流为260A，电弧电压为25V；焊接速度为0.60cm/min；过渡层时：焊接电流为200A；电弧电压为13V；焊接速度为 0.20cm/min；覆层时：焊接电流为200A；电弧电压为13V；焊接速度为0.20cm/min。

实施例2

本实施例焊接工艺的技术参数如下：基层时：焊接电流为260A，电弧电压为25V；焊接速度为0.60cm/min；过渡层时：焊接电流为200A；电弧电压为14V；焊接速度为 0.20cm/min；覆层时：焊接电流为200A；电弧电压为14V；焊接速度为0.22cm/min。

实施例3

本实施例焊接工艺的技术参数如下：基层时：焊接电流为260A，电弧电压为25V；焊接速度为0.60cm/min；过渡层时：焊接电流为220A；电弧电压为13V；焊接速度为 0.20cm/min；覆层时：焊接电流为220A；电弧电压为13V；焊接速度为0.22cm/min。

实施例4

本实施例焊接工艺的技术参数如下：基层时：焊接电流为260A，电弧电压为25V；焊接速度为0.60cm/min；过渡层时：焊接电流为220A；电弧电压为14V；焊接速度为 0.20cm/min；覆层时：焊接电流为220A；电弧电压为14V；焊接速度为0.22cm/min。

实施例5

本实施例焊接工艺的技术参数如下：基层时：焊接电流为280A，电弧电压为25V；焊接速度为0.60cm/min；过渡层时：焊接电流为210A；电弧电压为13V；焊接速度为 0.20cm/min；覆层时：焊接电流为210A；电弧电压为13V；焊接速度为0.22cm/min。

表2力学性能测试统计表

对2205复合板焊接接头进行力学性能测试，测试结果如表2所示。对2205复合板焊接接头进行晶间腐蚀检测，采用标准GB/T 4334—2020测试。焊接接头晶间腐蚀试样弯曲后如图2～6所示。

Claims

1.一种船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）焊接的对接坡口采用对称带台阶X型坡口，台阶低于结合层1mm~1.5mm，过渡层焊接不高于结合层2mm；

（2）通过打磨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）首先焊接基层DH36钢，采用二氧化碳气体保护焊；其次焊接过渡层，采用氩弧焊；最后焊接覆层2205不锈钢，采用氩弧焊；

（4）保持层间温度小于150℃，采用单面焊双面成型，坡口间隙3mm~4mm，坡口钝边预留2mm~2.5mm；

所述2205不锈钢采用的化学成分及质量百分比为：C≤0.030％，Si≤1.0％，Mn≤2.0％，P≤0.030％，S≤0.02％，4.50％≤Ni≤6.50％，21.0％≤Cr≤23.0％，2.5％≤Mo≤3.5％，0.08≤N≤0.20％，余量为Fe及不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法，其特征在于，DH36钢的化学成份及质量百分比为：C≤0.18％，Si≤0.50％，0.90％≤Mn≤1.60％，P≤0.025％，S≤0.025％，Cu≤0.35％，Ni≤0.40％，V≤0.10％，Nb≤0.20％，余量为Fe及不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法，其特征在于，所述船用DH36钢所用的气体保护焊焊丝成分如下：C≤0.18％，Si≤0.90％，Mn≤2.00％，P≤0.030％，S≤0.030％，余量为Fe及不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法，其特征在于，所述过渡层氩弧焊焊丝的成分如下：C≤0.030％，Si≤0.6％，Mn≤2.5％，P≤0.030％，S≤0.020％，12.0%≤Ni≤16.0％，21.0%≤Cr≤25.0％，2.0%≤Mo≤3.00％，余量为Fe及不可避免的杂质。

5.根据权利要求1所述的船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法，其特征在于，所述覆层氩弧焊焊丝的成分如下：C≤0.03％，Si≤1％，0.5％≤Mn≤2.0％，P≤0.030％，S≤0.030％，7.5％≤Ni≤9.5％，21.5％≤Cr≤23.5％，2.5％≤Mo≤3.5％，0.08≤N≤0.20％，余量为Fe及不可避免的杂质。

6.根据权利要求1所述的船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法，其特征在于，所述基层焊接时的工艺参数为：焊接电流为220~280A，电弧电压为22~28V；焊接速度为0.4~0.7cm/min，保护气为纯CO₂。

7.根据权利要求1所述的船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法，其特征在于，所述过渡层焊接时的工艺参数为：焊接电流为200~220A；电弧电压为13~14V；焊接速度为0.15~0.25cm/min。

8.根据权利要求1所述的船用2205不锈钢复合板的氩弧焊焊接方法，其特征在于，所述覆层焊接时的工艺参数为：焊接电流为200~210A；电弧电压为13~14V；焊接速度为0.15~0.25cm/min，采用直流电源，保护气为纯Ar₂。