CN102615405B - 不锈钢复合板的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不锈钢复合板的焊接方法，用于复层厚度为1-1.5mm的不锈钢复合板的焊接，所述焊接方法包括焊前准备步骤及焊接步骤；所述焊前准备步骤包括：去除待焊接的两不锈钢复合板的基层表面氧化物与复层表面氧化物的步骤；装配定位焊的步骤，将所述待焊接的两不锈钢复合板在同一平面中对接，并进行点固焊；所述焊接步骤包括复层焊接步骤与基层焊接步骤，所述复层焊接步骤的焊接方式为细丝埋弧焊，焊接电源为具有平外特性的焊接电源；而基层焊接步骤的焊接方式为双丝脉冲埋弧焊，焊接电源为具有平外特性的双丝脉冲焊焊接电源。本发明焊接速度快、焊接质量好且工艺简单。

Description

不锈钢复合板的焊接方法

技术领域

本发明涉及焊接工艺，尤其涉及一种用于不锈钢复合板的高速焊接方法。

背景技术

不锈钢复合板通常包括以碳钢为基层、以不锈钢为复层，结合而成的复合板，按照其不锈钢复层(也可称为不锈钢复合层或覆层，本说明书中均简称为复层)的厚度，可分为传统的不锈钢复合板和新型不锈钢复合板。

传统的不锈钢复合板的复层厚度在3mm以上，由于其复层的厚度最少要达到3mm，在制造过程中能源消耗大。而新型的不锈钢复合板的复层厚度只需1mm-1.5mm，新型复合板是采用轧制法生产制造，新型复合板制造过程比传统复合板更加安全、环保、节能、低碳，市场前景相当看好。

传统的不锈钢复合板采用***焊制成，传统复合板的对接焊按以下几步的顺序操作，

1、先对两块待焊接的不锈钢复合板的复层坡口进行机械加工，加工时需加工掉复层后再向下1mm左右，宽度为焊缝中心到两边5～10mm左右；

2、进行基层的焊接；

3、对焊接后的基层探伤检测；

4、焊接过渡层；

5、进行复层的焊接；

6、探伤检测。

对于新型的不锈钢复合板的焊接，如果采用上述的步骤，其坡口加工、中间探伤检测、过渡层焊接等工序，都使得整个焊接过程效率不高。并且，利用上述的方法对新型的不锈钢复合板进行焊接，也无法实现高速焊接，进而影响不锈钢复合板的应用前景；如盲目提高焊接速度，则焊接后所得成品的外观、熔深及复层焊缝铁素体含量等不能同时达到规定的标准。

因此，需要开发一种工序简单、焊接质量好的不锈钢复合板进行高速焊接的不锈钢复合板高速焊接方法。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种工序简单、焊接质量好的对于新型的不锈钢复合板进行高速焊接的不锈钢复合板的焊接方法，以克服现有技术的不锈钢复合板焊接方法工序复杂、焊接速度不高且焊接质量不好的技术问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种不锈钢复合板的焊接方法，用于复层厚度为1-1.5mm的不锈钢复合板的焊接，所述焊接方法包括焊前准备步骤及焊接步骤；所述焊前准备步骤包括：去除待焊接的两不锈钢复合板的基层表面氧化物与复层表面氧化物的步骤；装配定位焊的步骤，将所述待焊接的两不锈钢复合板在同一平面中对接，并进行点固焊；所述焊接步骤包括复层焊接步骤与基层焊接步骤，所述复层焊接步骤的焊接方式为细丝埋弧焊，焊接电源为具有平外特性的焊接电源；而基层焊接步骤的焊接方式为双丝脉冲埋弧焊，焊接电源为具有平外特性的双丝脉冲气体保护焊焊接电源。

本发明的有益效果在于，本发明的不锈钢复合板的焊接方法，首先不需要程序复杂的机械加工过程(例如对坡口的加工)，其次焊接时直接焊接复层和基层，不需要中间探伤检测和过渡层焊接的工序。实现了对新型不锈钢复合板的高速焊接，且工序简单又能节省材料，特别是对要求高速焊接的螺旋管不锈钢复合板的生产，大大的提高了其焊接速度。

附图说明

图1为本发明的不锈钢复合板的焊接方法中试板、引弧板与收弧板的布置示意图；

图2为本发明实施例的不锈钢复合板的焊接方法的复层焊后成形示意图；

图3为本发明实施例的不锈钢复合板的焊接方法的基层焊后成形示意图。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。

本发明实施例的不锈钢复合板的高速焊接方法，用于厚度为1.0-1.5mm的不锈钢复合板的焊接，也就是用于新型不锈钢复合板的焊接，本发明的焊接方法主要包括焊前准备步骤和焊接步骤，而焊接步骤是水平方向的双面焊，因此包括基层焊接步骤及复层焊接步骤，以下分别作具体介绍：

一、焊前准备步骤

如图1所示，本实施例中，待焊接的两不锈钢复合板试板1、2(以下简称试板1、2)，其基层为X60碳钢，基层厚度例如为10.3mm，复层为316L不锈钢，复层厚度例如为1mm，两试板1、2的长宽例如为长度500mm、宽度150mm。上述的规格尺寸等仅是为举例说明，并非用以限制本发明的保护范围。

确定好待焊接的试板1、2后，清理打磨试板1、2基层表面的氧化物，使焊接区域20mm左右露出金属光泽，复层用丙酮擦洗去除表面氧化物。

然后，如图1所示，将试板1、2对接，试板1、2间保留0.5mm的间隙，在试板1、2上不用开坡口，因此节省了现有技术中的机械加工步骤，简化了工艺。

去除氧化层以后，进行装配定位焊。在进行装配定位焊时，要把两块试板1、2放到一个平面上，防止错边，两侧加引弧板3、收弧板4，将试板1、2、引弧板3和收弧板4进行点固焊，点固焊的焊点尽量焊在试板1、2的基层一侧，包括引弧板3与试板1、2的基层一侧，以及收弧板4与试板1、2的基层一侧。点固焊时，焊缝长度约为40mm～50mm左右。

因为进行基层焊接步骤和复层焊接步骤时都需要用到焊剂，因此在进行完上述步骤后，或者进行上述步骤时同时按照要求对焊剂进行烘干保温，去除焊剂中的水分。

在进行完上述的焊前准备步骤之后，就可以进行基层焊接步骤和复层焊接步骤了，基层焊接步骤和复层焊接步骤不分先后，也可以同时进行。

二、复层焊接步骤

在进行复层焊接步骤时，焊接方式采用细丝埋弧焊，但焊接电源却采用特征曲线更好的具有平外特性的焊接电源，以保护复层焊接的高速进行。优选的为气体保护焊焊接电源，其即具有平外特性。气体保护焊焊接电源是一种直流电源，采用反接法。复层焊接的焊接方式采用细丝埋弧焊，也是为了降低铁素体及加大焊接速度。

进行复层焊接前，调整好焊接规范，使其复层焊接的熔深控制在2mm～3mm，复层焊接的焊接电流I可介于270-360A之间，电压U介于29-35V之间、干伸长10mm～12mm左右。在复层焊接时，要保持一定的干伸长，以避免干伸长变化对焊接电流的影响。

在进行复层焊接时，焊接材料可选用Φ1.2mm、不锈钢实芯焊丝，用于埋弧的焊剂优选为J601焊剂，这种焊剂可以有效的降低复层焊缝的铁素体含量，提高焊接性能。

在引弧板3的中间处引燃电弧后，打开焊接小车，采用直线形运条，当电弧越过引弧板3后，转入试件1、2的正常焊接。焊接开始后，焊接小车上的焊枪角度左右两侧控制在90°，焊接前倾角保持在80°至90°左右。焊接时焊丝要始终对准两块试板1、2的中心线，防止焊偏、熔合不好及熔深超标准等缺陷。对于熔池的熔深和熔宽的控制，由于电流大小决定溶深，电压大小决定熔宽，因此可以记录每次焊接的电压与电流变化过程，根据焊接后的熔深和熔宽的变化，调整下次进行焊接时的电压与电流，使得熔深和熔宽更加符合要求。

在进行复层焊接时，焊剂覆盖厚度要保护好复层焊接的熔池且不能堆高太厚或太薄。当焊接经过收弧板4大约150mm时，再停止焊接小车和关闭焊机，这样可以减少因关闭焊机过早而引起的长弧坑留在试板1、2上。

本发明的不锈钢复合板的焊接方法，其复层焊接所采用的焊接材料(即焊丝)与焊剂也并不限于上述，若试板1、2的复层为304L不锈钢，则焊接材料可采用Φ1.2mm、不锈钢实芯焊丝与J601焊剂，同样能够达到提高焊接速度与降低铁素体含量的目的。

本发明实施例的不锈钢复合板的焊接方法，其复层焊接速度可以达到，焊接速度1.8m～2.0m/min，焊接小车可采用高速的焊接小车，完全可以支持这个速度，这一速度远高于现有技术的0.5m/min的速度。

三、基层焊接步骤

在进行基层焊接步骤时，焊接方式采用双丝脉冲埋弧焊，以加大基层焊接的熔深，焊接电源采用双丝脉冲气体保护焊焊接电源，以保证基层焊接的高速进行。双丝脉冲气体保护焊焊接电源是一种直流脉冲电源，也采用反接法。

在进行基层焊接前，调整好焊接规范，双丝中的前丝焊丝直径Φ可为1.2mm、送丝速度23-25m/min、脉冲频率370-390HZ、基值电流100A、脉冲时间1.5-1.9ms、焊接电压46V、脉冲形状选用“steep”型、平均焊接电流大约在600A左右、平均焊接电压在40.5V、脉冲峰值电流可达710A左右；

双丝中的后丝焊丝直径为Φ1.6mm、送丝速度17-19m/min、脉冲频率380-400HZ、基值电流100A、脉冲时间1.8-2.0ms、焊接电压58V、脉冲形式选择“very flat”型、平均焊接电流约800A左右、平均焊接电压45.2V、脉冲峰值电流830A左右。

在进行基层焊接步骤时，干伸长控制在12mm～15mm左右，在焊接速度在1.8m～2m/min时，其熔深达到8.5mm～9mm。焊接材料可选用JS60-C焊丝，SJ101焊剂配合前丝和后丝两种焊丝使用。

在进行基层焊接时，首先调整前后两丝在一条直线内，并把前丝和后丝的焊丝头部均剪成锐角。在引弧板3距试件1、2的距离为150mm的中间处引燃电弧后，打开焊接电源(也称焊机)和焊接小车，采用直线形运条，当电弧越过引弧板3后，转入试板1、2的正常基层焊接。

基层焊接开始后，焊接小车的焊枪角度控制在90°左右，前丝前倾角100°～110°左右。后丝前倾角70°～80°左右，焊接时前后焊丝要始终对准两块试板1、2间的中心线，防止焊偏、熔合不好、熔深不够及脱渣不良等缺陷。焊剂厚度同通常的埋弧焊相似，以保护好熔池。当焊接到收弧板4距试板1、2末端180mm左右以后，再停止焊接小车和关闭焊机，这样可以减少因关闭焊机过早而引起的长弧坑留在试件上。

经过上述的基层焊接步骤与复层焊接步骤以后，去除两侧的引弧板3和收弧板4，可得焊接后的成品，其外观如图2和图3所示，可知其复层焊后成形与基层焊后成形的外观均较美观，能够达到应用的标准。经过理化检测，复层熔深2.5mm～3mm；射线照相I级；宏观断口根部、焊缝、焊缝热影响区，没有未焊透、裂纹、未熔合等缺陷；晶间腐蚀合格；复层焊缝铁素体含量平均值为5.75％，符合低于10％的复层焊缝铁素体含量标准；抗拉强度560MPa，也符合抗拉强度标准；各项理化指标均符合要求且达到较好水平。

本发明实施例的不锈钢复合板的焊接方法，其基层焊接和复层焊接的速度均可以达到1.8-2.0米每分的较高速度，为了与焊接的较快速度相适应，可以选用移动速度较快的焊接小车，或者可以采用架设摩擦力较小的轨道的方法，来提高焊接小车与焊枪的移动速度，以适应高速焊接的要求。

本发明的不锈钢复合板的焊接方法，可以用于不锈钢复合板螺旋焊管的制造，在进行螺旋焊管的制造过程中，可以采用复层焊接和基层焊接同步进行的方式，也可采用将复层焊接和基层焊接分别在焊管内圆周的最低点附近、焊管外圆周的最高点附近进行的方式。制成的螺旋焊管具有制造成本低、使用寿命长的优点，成为我国输水输热管道、石油天然气管道管线的升级换代产品。

本发明实施例的不锈钢复合板的焊接方法，首先不需要程序复杂的机加工过程，其次焊接时直接焊接复层和基层，不需要中间探伤检测和过渡层焊接的工序。实现了对新型不锈钢复合板的高速焊接，且工序简单又能节省材料，特别是对要求高速焊接的螺旋管不锈钢复合板的生产，大大的提高了其焊接速度。

本发明的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本发明所附的权利要求所揭示的本发明的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不锈钢复合板的焊接方法，用于复层厚度为1-1.5mm的不锈钢复合板的焊接，其特征在于，所述焊接方法包括焊前准备步骤及焊接步骤；

所述焊前准备步骤包括：

去除待焊接的两不锈钢复合板的基层表面氧化物与复层表面氧化物的步骤；

装配定位焊的步骤，将所述待焊接的两不锈钢复合板在同一平面中对接，并进行点固焊；

所述焊接步骤包括复层焊接步骤与基层焊接步骤，不包括过渡层焊接步骤，所述复层焊接步骤的焊接方式为细丝埋弧焊，焊接电源为具有平外特性的焊接电源；而基层焊接步骤的焊接方式为双丝脉冲埋弧焊，焊接电源为具有平外特性的双丝脉冲焊焊接电源。

2.如权利要求1所述的不锈钢复合板的焊接方法，其特征在于，所述焊前准备步骤中，装配间隙为0.5mm，点固时的焊缝长度为40-50mm。

3.如权利要求2所述的不锈钢复合板的焊接方法，其特征在于，在装配定位焊的步骤中，还包括将待焊接的两不锈钢复合板与引弧板及收弧板进行点固焊，且所述点固焊的焊点在所述引弧板与基层、所述收弧板与基层一侧。

4.如权利要求1所述的不锈钢复合板的焊接方法，其特征在于，在所述复层焊接步骤中，所采用的焊剂为J601焊剂。

5.如权利要求4所述的不锈钢复合板的焊接方法，其特征在于，在所述基层焊接步骤中，所采用的焊剂为SJ101焊剂。

6.如权利要求1所述的不锈钢复合板的焊接方法，其特征在于，所述基层焊接步骤中，前丝前倾角为100-110度，后丝前倾角为70-80度。

7.如权利要求5所述的不锈钢复合板的焊接方法，其特征在于，所述基层焊接步骤中，前丝焊接的脉冲频率为370-390Hz、基值电流为100A、脉冲时间1.5-1.9ms、平均焊接电流600A左右、脉冲峰值电流710A；后丝焊接的脉冲频率380-400HZ、基值电流100A、脉冲时间1.8-2.0ms、平均焊接电流800A、脉冲峰值电流830A。

8.如权利要求5所述的不锈钢复合板的焊接方法，其特征在于，所述基层焊接步骤与所述复层焊接步骤同时进行。

9.如权利要求5所述的不锈钢复合板的焊接方法，其特征在于，所述复层焊接步骤中，所述复层为1mm厚的316L不锈钢，焊接材料为不锈钢实芯焊丝。

10.如权利要求5所述的不锈钢复合板的焊接方法，其特征在于，所述复层焊接步骤中，所述复层为304L型不锈钢，焊接材料为不锈钢实芯焊丝。

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