奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法制造技術

本發明專利技術公開了一種奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法，其特征在于：在工件焊縫處完成打底焊后，在對焊縫進行填充和蓋面焊接的同時在焊縫的背面通以冷卻水進行冷卻。本發明專利技術改變了以往奧氏體不銹鋼材料焊接時焊接應力大、耐腐蝕性差等問題。使奧氏體不銹鋼焊縫金屬晶粒細密、組織均勻、焊接殘余應力小而且可以得到理想的焊接接頭，還可提高焊接生產效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是一種用于奧氏體不銹鋼材料的焊接方法，適用于奧氏體不銹鋼的焊接 施工。技術背景在國內奧氏體不銹鋼板材、管材焊接時現在大多采用氬弧焊，在保護措施上只 是用氬氣進行保護，進行空冷焊接。這種焊接方法存在以下幾個缺點1、焊接應 力大，材料表面變形嚴重；2、焊縫處一形成貧Cr區，耐腐蝕性減弱；3、焊縫金 屬晶粒粗大，易形成晶間腐蝕。本專利技術就解決了以上問題。
技術實現思路
本專利技術的目的就在于提供一種可有效提高奧氏體不銹鋼板材或管材焊接產品 質量尤其是可有效消除貧Cr區、減小焊接殘余應力且可大幅提高焊接效率的焊接 方法。其技術解決方案如下 一種奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法，其是在工件焊縫處完成打底焊后，在對 焊縫進行填充和蓋面焊接的同時在焊縫的背面通以冷卻水進行冷卻。通常在對奧氏體不銹鋼施焊時，大都采用在自然條件下的空冷焊接工藝。但在 焊接材料一定的前提下，采用普通自然冷卻焊接工藝，對焊接工藝參數一一焊接電 流、焊接速度、道間溫度及施焊層、道數等有較嚴格的要求和限制。由于奧氏體不 銹鋼本身的物理特性(熱導率小、熱膨脹系數大)及焊接熱循環等因素的影響，難免使焊接接頭金屬晶粒粗大和Cr的碳化物在晶界析出(Cr的碳化物析出對不含穩定 性元素Ti和Nb的鋼種尤為明顯)，并產生較大的焊接殘余應力，使得焊縫有裂紋 傾向，在設備運行時受到介質等外界條件的作用下，焊縫及熱影響區金屬有較大的晶間腐蝕和應力腐蝕開裂傾向，使設備在長時間運行中存在著較大的安全隱患。 采用水冷焊接工藝，由干冷卻速度很大，其強制冷卻的結果使得熔池熱度大幅度降 低，焊接接頭受熱范圍明顯減小，道間溫度也可得到很好的控制，并可連續進行焊 接。經試驗及工程實際應用，采用水冷焊接工藝不但可以使焊縫金屬晶粒細密、組 織均勻、焊接殘余應力小而且可以得到理想的焊接接頭，還可提高焊接生產效率。 母材越厚，需要施焊的層道數越多，其效果越為明顯。 水冷焯工藝特點'由于Cr一Ni奧氏體不銹鋼在使用前或出廠交貨狀態多為固溶處理狀態。此時， 當Cr一Ni奧氏體不銹鋼中含碳量在O. 02% 0.03%以上時(隨鋼中的含Ni量而異)， 碳在鋼中便處于過飽和狀態。隨后，在不銹鋼的焊接過程中要經過450 85(TC的敏 化溫度加熱，則鋼中過飽和的碳就會向晶界擴散，析出并與其附近的鉻形成鉻的碳 合物。在常用的Cr一Ni奧氏體不銹鋼中，這種碳化物一般為Cr23C.由于這 種碳化物含有較高的Cr，所以絡碳化物沿晶界沉淀就導致了碳化物周圍鋼的基體中 Cr濃度的降低，形成所謂"貧鉻區"。當鉻碳化物沿晶界沉淀呈網狀時，貧鉻區亦 呈網狀。不銹鋼耐腐蝕是因為在介質作用下，鋼中含有足以使鋼在此介質中鈍化的 鉻量'。貧鉻區鉻量不足，使鈍化能力降低，甚至消失，而奧氏體晶粒本身仍具有足 夠鈍化(耐蝕)能力，因此，在腐蝕介質作用下晶界附近連成網狀的貧鉻區便優先溶 解而產生晶間腐蝕。奧氏體不銹鋼焊接時，不僅在焊縫和熱影響區易造成晶間腐蝕， 而且在焊接接頭近縫區的一個狹帶上也會發生晶間腐蝕。其原因是焊接時焊縫在 450 85(TC溫度范圍內反復加熱，使溶于奧氏體的碳以較快的擴散速度析出，聚集 在晶界處的碳和鉻形成碳化鉻，在晶粒邊界形成貧Cr層所致。采用水冷焊法可以很 好的解決這個問題，由于水冷焊法是一人在板材的一面進行焊接，而同時另一人在 板材的另一面用水澆，這樣可以降低焊接熱量，加快焊縫冷卻速度，減小焊縫在危 險溫度區內的停留時間，使其不致形成貧Cr區，同時由于焊接熱量的降低，可以減 小悍接的變形。經過對比試驗我們發現水冷焊與正常焊接的金相組織沒有變化，但晶粒更加細小。如果在使用水冷焊法的同時再使用搖把焊法，可以使焊縫更加的' 美觀。水冷焊時焊接電流可比非水冷焊時提高10%~30%，并且由于冷速很快，電 弧過后熔池很快冷凝，接頭溫度很快下降，可連續進行焊接，不必考慮道間溫度過熱的影響(在空冷條件下焊接時， 一般要待道間溫度降到150 °C以下后才可施焊下一道)。由于冷速較大，熔池過熱程度小，使得晶粒細密，同時焊接殘余應力小，因而 提高了焊接接頭的力學性能和耐腐蝕能力，保證了設備的使用壽命。綜上所述，本專利技術使奧氏體不銹鋼焊縫金屬晶粒細密、組織均勻、焊接殘余 應力小而且可以得到理想的焊接接頭，還可提高焊接生產效率。具體實施方式:'管材焊接(1)、將需焊接的的管段對接并封堵兩端留有進、出水口。 (2)、 連接水源向焊件內注水，并控制注水后的水流量。(3)、依次進行焊道的填充焊、 蓋面焊。板材焊接 一人在進行正面焊縫的填充蓋面的同時，另一人用冷卻水沖擊焊縫 背面，并且在焊縫背面停留數秒，以便使焊縫正面達到6(TC以下，減少熱應力， 這樣就不會引起水源移走后整塊板的波浪變形和扭曲變形。水冷焊工藝要點及操作注意事項(1) 、焊接電流可比一般焊接時提高10% 30%。(2) 、由于冷速較快，若操作不當，易產生焊縫熔合不良和夾渣等焊接缺陷。故 焊工在施焊前要進行認真練習，施焊時采用"之，字形運條法，且擺弧宜過快，要 使電弧在坡口兩側停留足夠的時間。(3) 、姜隨時注意水溫和水流量。水溫的變化會影響冷速的變化，會增加操作難 度或影響冷卻效果。應根據水溫來調節水流量，也就是說用水流量來控制水溫，即 冷卻速度。一fe水溫需控制在10 50 。C為宜。(4) 、要特別注意起弧處接頭的質量。蓋面時焊速要適當加快，否則易造成焊縫 余高超標。(5) 、其他要求與一般焊接工藝相同。權利要求1、一種奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法，其特征在于在工件焊縫處完成打底焊后，在對焊縫進行填充和蓋面焊接的同時在焊縫的背面通以冷卻水進行冷卻。2、 根據權利要求l所述的奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法，其特征在于焊接電 流比一般焊接時提高10-30%;冷卻水的水溫控制在10-5(TC之間。全文摘要本專利技術公開了一種奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法，其特征在于在工件焊縫處完成打底焊后，在對焊縫進行填充和蓋面焊接的同時在焊縫的背面通以冷卻水進行冷卻。本專利技術改變了以往奧氏體不銹鋼材料焊接時焊接應力大、耐腐蝕性差等問題。使奧氏體不銹鋼焊縫金屬晶粒細密、組織均勻、焊接殘余應力小而且可以得到理想的焊接接頭，還可提高焊接生產效率。文檔編號B23K9/23GK101229605SQ20081001460公開日2008年7月30日 申請日期2008年2月2日 優先權日2008年2月2日專利技術者段言峰, 范偉國 申請人:泰山集團泰安市普瑞特機械制造有限公司本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種奧氏體不銹鋼氬弧焊水冷焊接法，其特征在于：在工件焊縫處完成打底焊后，在對焊縫進行填充和蓋面焊接的同時在焊縫的背面通以冷卻水進行冷卻。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：范偉國，段言峰，
申請(專利權)人：泰山集團泰安市普瑞特機械制造有限公司，
類型：發明
國別省市：37[中國|山東]