CN102357718B - 一种防止产生焊缝裂纹的不锈钢薄板的焊接方法 - Google Patents

一种防止产生焊缝裂纹的不锈钢薄板的焊接方法 Download PDF

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Abstract

一种防止产生焊缝裂纹的不锈钢薄板的焊接方法，首先预热焊接处至80～120℃；采用适中的电流钨极电弧将需要焊接的焊道表面熔化，以氧气或二氧化碳与氩气的混合气体作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：115～125A，焊接速度v：110～125mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内；焊接过程中，将内注冷却水的U形铜管挂于焊缝两侧，起到随焊随加速冷却焊缝作用。本发明通过对焊接预热温度的控制，并增加随焊冷却辅助装置，以达到控制裂纹产生的目的。

Description

一种防止产生焊缝裂纹的不锈钢薄板的焊接方法
技术领域：
本发明涉及大型不锈钢薄板的自动焊接方法，特别是一种能够防止产生焊缝裂纹的不锈钢薄板的焊接方法。
背景技术：
不锈钢槽体焊接由于焊接过程都是在焊件的局部区域进行，这种局部的不均匀加热与冷却的过程导致焊接温度场的分布极不均匀，温度变化范围大，同时伴随着相变，使焊件各部位产生了不同程度的膨胀和收缩，从而不可避免的产生了复杂的焊接残余应力。残余应力导致产生焊接热裂纹及冷裂纹的脆性破坏在焊接中最易发生，它经常会导致焊接裂纹而使焊件大批报废。检验人员在对不锈钢槽体焊口的检验过程中发现，一些焊口焊缝表面存在微裂纹，如图4所示。部分焊缝还出现断续的、沿焊缝中心的纵向裂纹。裂纹主要出现在焊接接头的中央，且靠***行于焊缝，裂纹长度10-50mm不等，间断分布在整条焊缝区。裂纹不仅存在于对接焊缝，也存在于角焊缝中。从表面看，裂纹呈直线，并从表面向内部扩展。用电子针孔探测仪测量其深度，大部***深1-2mm，有的裂纹直接裂穿。在光学显微镜下，观察裂纹形态，可以看到裂纹的扩展为沿晶开裂，并且在裂纹上布满许多网状的微裂纹。根据裂纹产生的时机、位置、形态和特征，可以判断该裂纹为一种焊接热裂纹。
发明内容：
本发明的目的是提供一种防止产生焊缝裂纹的不锈钢薄板的焊接方法，该方法介于活性钨极氩弧焊方法与常规不锈钢焊接方法之间。采用适中的电流钨极电弧将需要焊接的焊道表面熔化，并以氧气或二氧化碳与氩气的混合气体作为活性保护气体，在熔池形成后按设定的工艺参数进行焊接。在焊接过程中，对焊接预热温度进行合理的控制，并增加随焊冷却辅助装置，以达到控制裂纹产生的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种防止产生焊缝裂纹的不锈钢薄板的焊接方法，其特征在于：采用以下步骤和工艺参数制作：
1)在待焊接一不锈钢薄板上加工出坡口，坡口切角α为15°～30°，未切厚度d为1/3t～1/2t，待焊接另一不锈钢薄板保持与其之间的间隙h为1/3t～1/2t，其中t为焊接不锈钢薄板的厚度；
2)用焊接酮擦拭待焊接不锈钢薄板加工表面，将表面的油污去除；预热焊接处至80～120℃；
3)将待两焊接不锈钢薄板拼接后每间隔100mm进行点焊接连接，保持两焊接薄板位置固定，保持二者之间的间隙均匀；
4)以氧气或二氧化碳与氩气的混合气体作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：115～125A，焊接速度v：110～125mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内；
5)焊接过程中，将内注冷却水的U形铜管挂于焊缝两侧，起到随焊随加速冷却焊缝作用；
6)将一面焊接后，翻转过来将背面产生焊渣等打磨清理；然后在焊缝处加工坡口，坡口参数为：背面坡口切角α1为15°～30°，切缝深度d1为1/6t～1/3t，切缝宽度h1为1/4t～1/3t，其中t为焊接不锈钢薄板的厚度；
7)按照上述第4)步工艺参数对背面进行焊接；
8)经无损伤检测合格后，即为成品。
本发明的目的还可以这样实现：以氧气作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：115A，焊接速度v：110mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内；
以二氧化碳与氩气的混合气体作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：125A，焊接速度v：125mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内；
以二氧化碳与氩气的混合气体作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：120A，焊接速度v：120mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内；
本发明的有益效果是：本发明通过对多种形式坡口加工、工艺参数选择，并在焊接过程中，对焊接预热温度进行合理的控制，增加随焊冷却U形管辅助装置，达到控制裂纹产生的目的。本发明焊接方法能够满足批量生产，焊接质量达到产品设定的技术要求。检测结果表明，直焊缝在同一表面2m内目测焊缝，无明显高度差、宽度差、S弯和明显的搭接痕，进一步工具检测焊缝宽度差不大于2mm。经无损探伤测试仪检测未发现焊缝裂纹。
附图说明
图1不锈钢薄板对焊正面坡口加工示意图
图2不锈钢薄板对焊背面坡口加工示意图
图3U形冷却管结构示意图
图4焊接裂纹显微照片
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例1
某产品以厚度为6mm，长度在1.5～1.8m的不锈钢板(材质304L)焊接而成的槽体，其角焊缝长度为2.2m。槽体内设置多块筋板，两端设置法兰盘或插接框等，结构比较复杂。不锈钢箱体所需钢板最大长度可达6m，高度为2.2m，需要采用大量的直焊缝和角焊缝，因为在工作状态槽体内盛装有高温碱性介质，对焊接的密闭性有较高的要求。
采用以下步骤和工艺参数制作：
1)在待焊接一不锈钢薄板上加工出坡口，坡口切角α为15°，未切厚度d为1/3t，待焊接另一不锈钢薄板保持与其之间的间隙h为1/3t，其中t为焊接不锈钢薄板的厚度；
2)用焊接酮擦拭待焊接不锈钢薄板加工表面，将表面的油污去除；预热焊接处至80～120℃；
3)将待两焊接不锈钢薄板拼接后每间隔100mm进行点焊接连接，保持两焊接薄板位置固定，保持二者之间的间隙均匀；
4)以氧气作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：115A，焊接速度v：110mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内；
5)焊接过程中，将内注冷却水的U形铜管挂于焊缝两侧，起到随焊随加速冷却焊缝作用；
6)将一面焊接后，翻转过来将背面产生焊渣等打磨清理；然后在焊缝处加工坡口，坡口参数为：背面坡口切角α1为15°，切缝深度d1为1/6t，切缝宽度h1为1/4t，其中t为焊接不锈钢薄板的厚度；
7)按照上述第4)步工艺参数对背面进行焊接；
8)经无损伤检测合格后，即为成品。
焊后检测结果：经无损探伤测试仪检测未发现焊缝裂纹，焊缝公差尺寸指标合格。
实施例2
产品类型同实施例1，不锈钢薄板材质304L，厚度为8mm，焊接长度为6m，高度为2.2m。
采用以下步骤和工艺参数制作：
1)在待焊接一不锈钢薄板上加工出坡口，坡口切角α为30°，未切厚度d为1/2t，待焊接另一不锈钢薄板保持与其之间的间隙h为1/2t，其中t为焊接不锈钢薄板的厚度；
2)用焊接酮擦拭待焊接不锈钢薄板加工表面，将表面的油污去除；预热焊接处至80～120℃；
3)将待两焊接不锈钢薄板拼接后每间隔100mm进行点焊接连接，保持两焊接薄板位置固定，保持二者之间的间隙均匀；
4)以二氧化碳与氩气的混合气体作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：125A，焊接速度v：125mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内；
5)焊接过程中，将内注冷却水的U形铜管挂于焊缝两侧，起到随焊随加速冷却焊缝作用；
6)将一面焊接后，翻转过来将背面产生焊渣等打磨清理；然后在焊缝处加工坡口，坡口参数为：背面坡口切角α1为30°，切缝深度d1为1/3t，切缝宽度h1为1/3t，其中t为焊接不锈钢薄板的厚度；
7)按照上述第4)步工艺参数对背面进行焊接；
8)经无损伤检测合格后，即为成品。
焊后检测结果：经无损探伤测试仪检测未发现焊缝裂纹，焊缝公差尺寸指标合格。
实施例3
产品类型同实施例1，不锈钢薄板材质304L，厚度为6mm，焊接长度为6m，高度为2.2m。
采用以下步骤和工艺参数制作：
1)在待焊接一不锈钢薄板上加工出坡口，坡口切角α为20°，未切厚度d为1/3t，待焊接另一不锈钢薄板保持与其之间的间隙h为1/3t，其中t为焊接不锈钢薄板的厚度；
2)用焊接酮擦拭待焊接不锈钢薄板加工表面，将表面的油污去除；预热焊接处至80～120℃；
3)将待两焊接不锈钢薄板拼接后每间隔100mm进行点焊接连接，保持两焊接薄板位置固定，保持二者之间的间隙均匀；
4)以氧气或二氧化碳与氩气的混合气体作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：120A，焊接速度v：115mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内；
5)焊接过程中，将内注冷却水的U形铜管挂于焊缝两侧，起到随焊随加速冷却焊缝作用；
6)将一面焊接后，翻转过来将背面产生焊渣等打磨清理；然后在焊缝处加工坡口，坡口参数为：背面坡口切角α1为20°，切缝深度d1为1/3t，切缝宽度h1为1/3t，其中t为焊接不锈钢薄板的厚度；
7)按照上述第4)步工艺参数对背面进行焊接；
8)经无损伤检测合格后，即为成品。
焊后检测结果：经无损探伤测试仪检测未发现焊缝裂纹，焊缝公差尺寸指标合格。

Claims (4)

1.一种防止产生焊缝裂纹的不锈钢薄板的焊接方法，其特征在于：采用以下步骤和工艺参数制作： 
1）在待焊接一不锈钢薄板上加工出坡口，坡口切角α为15°～30°，未切厚度d为1/3t～1/2t，待焊接另一不锈钢薄板保持与其之间的间隙h为1/3t～1/2t,其中t为焊接不锈钢薄板的厚度； 
2）用焊接酮擦拭待焊接不锈钢薄板加工表面，将表面的油污去除；预热焊接处至80～120℃； 
3）将待两焊接不锈钢薄板拼接后每间隔100mm进行点焊接连接，保持两焊接薄板位置固定，保持二者之间的间隙均匀； 
4）以氧气或以二氧化碳与氩气的混合气体作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：115～125A，焊接速度v：110～125mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内； 
5）焊接过程中，将内注冷却水的U形铜管挂于焊缝两侧，起到随焊随加速冷却焊缝作用； 
6）将一面焊接后，翻转过来将背面产生焊渣等打磨清理；然后在焊缝处加工坡口，坡口参数为：背面坡口切角α1为15°～30°，切缝深度d1为1/6t～1/3t,切缝宽度h1为1/4t～1/3t,其中t为焊接不锈钢薄板的厚度； 
7）按照上述第4）步工艺参数对背面进行焊接； 
8）经无损伤检测合格后，即为成品。 
2.根据权利要求1所述的防止产生焊缝裂纹的不锈钢薄板的焊接方法，其特征在于：以氧气作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：115A，焊接速度v：110mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内。 
3.根据权利要求1所述的防止产生焊缝裂纹的不锈钢薄板的焊接方法，其特征在于：以二氧化碳与氩气的混合气体作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：125A，焊接速度v：125mm.min-1， 弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内。 
4.根据权利要求1所述的不锈钢薄板的焊接方法，其特征在于：以二氧化碳与氩气的混合气体作为活性保护气体，在熔池形成后按以下设定的工艺参数进行焊接，焊接电流I：120A，焊接速度v：120mm.min-1，弧长L：4mm，活性保护气体流量Q：14L.min-1；每根焊条长度L1焊接出的焊缝长度L控制在0.75L1≤L≤L1范围内。 
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