CN114951920B - 一种减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法，属于焊接技术领域，解决不锈钢容器内侧焊缝及热影响区的氧化现象严重的技术问题。解决方案为：1）组对定位焊：将待焊容器进行组对，并通过若干辅助块在焊接坡口外侧进行定位焊接；2）填充焊接保护剂：将焊接保护剂倒入待焊容器中，填满待焊容器的内腔；3）施焊：通过立向上或上坡焊的焊接方式，从外侧对待焊接焊缝进行焊接；4）清理：焊接完成后，将容器内腔中的焊接保护剂倒出，并使用高压水冲洗该容器内壁渣壳；5）辅助块打磨：清理完成后将焊缝外侧的辅助块打磨掉。本发明的方法提高了不锈钢焊接接头的耐蚀性，降低了制造周期和成本，减少了对环境的污染。
Description
技术领域
本发明属于焊接工艺技术领域，具体涉及一种减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法。
背景技术
不锈钢之所以耐腐蚀，是因为其表面有一层钝化膜，阻碍了内部金属继续与氧气或其它物质反应。不锈钢在焊接时，焊缝正面有气、渣或气渣联合保护，焊缝可做到银白色。但是，焊接接头的背面若没有特殊保护的话，焊缝及焊接热影响区会发生严重的氧化，无法形成钝化膜，也就失去了耐腐蚀性能。
目前，对焊缝背面的保护方法有背面充氩、背面免充氩自保护药芯焊丝等。背面充氩的本质是隔绝氧气，其保护效果最好，但对充氩后焊缝附近的氧含量要求很高，一般不超过50ppm，否则焊接热影响区仍会变蓝甚至变黑。所以，对于容积较小的容器、管道来讲，充氩保护比较合适，但对于容积较大的容器，充氩量十分巨大，而且气体中的氧含量很难降至50ppm以下，难以达到良好的保护效果。背面免充氩自保护药芯焊丝，其本质是在焊接熔池表面裹一层保护渣，此保护渣可流到焊缝背面，隔绝空气，保护焊缝正面和背面不受氧化。但实际效果来看，焊缝正面一般可做到银白色，但焊缝背面一般只能做到不被严重氧化成铁渣，焊缝表面为黑色，失去了耐蚀性能。
对于人可进入的容器，可从容器内部焊接，焊后打磨，可保证焊缝耐蚀性。对于人不可进入的容器，目前的通用做法是使用免充氩自保护药芯焊丝从外部焊接，然后对焊接接头内部进行喷砂，打磨出金属本色，提高焊缝耐蚀性。但改方法除了成本增加以外，还存在操作复杂、粉尘污染等缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的不足，解决不锈钢容器内侧焊缝及热影响区的氧化现象严重的技术问题，本发明提供一种减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法。
本发明通过以下技术方案予以实现。一种减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法，其中：包括以下步骤：
1）组对定位焊：将待焊容器进行组对，并通过若干辅助块在焊接坡口外侧进行定位焊接；
2）填充焊接保护剂：将焊接保护剂倒入待焊容器中，填满待焊容器的内腔；
3）施焊：通过立向上或上坡焊的焊接方式，从外侧对待焊接焊缝进行焊接；
4）清理：焊接完成后，将容器内腔中的焊接保护剂倒出，并使用高压水冲洗该容器内壁渣壳；
5）辅助块打磨：清理完成后将焊缝外侧的辅助块打磨掉，即可完成不锈钢容器的焊接。
进一步，步骤1）中组对坡口间隙为0mm、钝边小于1mm，定位焊接采用低热输入方法进行，定位焊的焊缝高于待焊容器的待焊接焊缝。
进一步，所述定位焊接采用手工TIG焊的方法进行。
进一步，步骤2）中以重量百分数计，所述焊接保护剂的化学成分包括：24~27%的CaO、15~18%的SiO2、18~23%的Al2O3+MgO、6~9%的氟化物、9~11%的Na2O、4~6%的B2O3、4~6%的Li2O、9~11%的Mn、1~3%的La，余量为不可避免的杂质；所述焊接保护剂的熔点低于850℃。
进一步，所述氟化物为CaF2、NaF中一种或二者的混合物。
本发明采用特制的焊接保护剂填充在待焊金属背面，焊接时保护剂受热熔化，形成液态保护渣，裹在焊接接头背面，隔绝空气，且对已进入的氧气有脱氧作用，使被渣壳保护的焊缝及焊接热影响区背面不被氧化，避免形成严重的氧化色。焊接接头冷却后经自然钝化出钝化膜，使不锈钢焊接接头具备耐蚀性。本发明中焊接保护剂的熔点低于850℃且含有高含量的锰粉，与氧元素有较强的结合能力，有较强的脱氧作用。如此设计，可保护焊接过程中，焊缝以外，峰值温度在850℃以上的区域不被空气氧化，从而减轻焊接氧化色。
对于人不可进入的不锈钢容器，采用本发明所述方案进行焊接后，容器内部被渣壳保护的焊缝和焊接热影响区均呈银白色，渣壳保护之外的区域呈金黄色，保护效果优于现有技术。焊接后的不锈钢容器可直接投入使用，也可按照用户要求进行酸洗钝化处理。由于本发明方法得到的焊接氧化色比现有技术的焊接氧化色要浅，更易于酸洗钝化。同时，本发明的方法省去了现有制造过程中的喷砂工艺，降低了制造周期和成本，减少了对环境的污染。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例1
以4mm厚度的019Cr19Mo2NbTi铁素体不锈钢容器为例。减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法，包括以下步骤：
1）组对定位焊：将待焊容器进行组对，并通过若干辅助块在焊接坡口外侧进行定位焊接；组对坡口间隙为0mm、钝边为0.5mm，定位焊接采用低热输入如：手工TIG焊的方法进行，定位焊的焊缝高于待焊容器的待焊接焊缝。
2）填充焊接保护剂：将焊接保护剂倒入待焊容器中，填满待焊容器的内腔；以重量百分数计，所述焊接保护剂的化学成分包括：26.17%的CaO、16.6%的SiO2、10.13%的Al2O3、11.13%的MgO、6.6%的CaF2、9.09%的Na2O、4.73%的B2O3、5.11%的Li2O、9.1%的Mn、1.34%的La；所述焊接保护剂的熔点为846℃。
3）施焊：焊材选用φ1.2mm的ER316L，保护气体为Ar+2%O2，流量为20L/min,焊接参数采用一元化直流模式，焊接电流为150A，焊接速度为1m/min。通过MIG立向上的焊接方式，从外侧对待焊接焊缝进行焊接；
4）清理：焊接完成后，将容器内腔中的焊接保护剂倒出，焊接接头的背面被渣壳覆盖，使用高压水冲洗该容器内壁渣壳后，被渣壳保护的区域均为银白色，渣壳保护区域之外呈金黄色，无蓝色区域；
5）辅助块打磨：清理完成后将焊缝外侧的辅助块打磨掉，即可完成不锈钢容器的焊接。
实施例2
以6mm厚度的SUS316L铁素体不锈钢容器为例。减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法，包括以下步骤：
1）组对定位焊：将待焊容器进行组对，并通过若干辅助块在焊接坡口外侧进行定位焊接；组对坡口间隙为0mm、钝边为1mm，定位焊接采用低热输入如：手工TIG焊的方法进行，定位焊的焊缝高于待焊容器的待焊接焊缝。
2）填充焊接保护剂：将焊接保护剂倒入待焊容器中，填满待焊容器的内腔；以重量百分数计，所述焊接保护剂的化学成分包括：24.68%的CaO、15.34%的SiO2、10.37%的Al2O3、8.43%的MgO、4.73%的CaF2、4.15%的NaF、9.33%的Na2O、4.91%的B2O3、5.78%的Li2O、9.43%的Mn、2.85%的La，余量为不可避免的杂质；所述焊接保护剂的熔点为822℃。
3）施焊：焊材选用φ1.2mm的ER316L，保护气体为Ar+2.5%CO2，流量为20L/min,焊接参数采用一元化直流模式，焊接电流为180A，焊接速度为1m/min。通过MIG立向上的焊接方式，从外侧对待焊接焊缝进行焊接；
4）清理：焊接完成后，将容器内腔中的焊接保护剂倒出，焊接接头的背面被渣壳覆盖，使用高压水冲洗该容器内壁渣壳后，被渣壳保护的区域均为银白色，渣壳保护区域之外呈金黄色，无蓝色区域；
5）辅助块打磨：清理完成后将焊缝外侧的辅助块打磨掉，即可完成不锈钢容器的焊接。
上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，依然可以对实施方式进行更改，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）组对定位焊：将待焊容器进行组对，并通过若干辅助块在焊接坡口外侧进行定位焊接；
2）填充焊接保护剂：将焊接保护剂倒入待焊容器中，填满待焊容器的内腔； 以重量百分数计，所述焊接保护剂的化学成分包括：24~27%的CaO、15~18%的SiO2、18~23%的Al2O3+MgO、6~9%的氟化物、9~11%的Na2O、4~6%的B2O3、4~6%的Li2O、9~11%的Mn、1~3%的La，余量为不可避免的杂质；所述焊接保护剂的熔点低于850℃；
3）施焊：通过立向上或上坡焊的焊接方式，从外侧对待焊接焊缝进行焊接；
4）清理：焊接完成后，将容器内腔中的焊接保护剂倒出，并使用高压水冲洗该容器内壁渣壳；
5）辅助块打磨：清理完成后将焊缝外侧的辅助块打磨掉，即可完成不锈钢容器的焊接。
2.根据权利要求1所述的一种减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法，其特征在于：步骤1）中组对坡口间隙为0mm、钝边小于1mm，定位焊接采用低热输入方法进行，定位焊的焊缝高于待焊容器的待焊接焊缝。
3.根据权利要求2所述的一种减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法，其特征在于：所述定位焊接采用手工TIG焊的方法进行。
4.根据权利要求1所述的一种减轻不锈钢容器内壁氧化的焊接方法，其特征在于：所述氟化物为CaF2、NaF中一种或二者的混合物。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |