CN111605266A - 不锈钢复合器件及其焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种不锈钢复合器件及其焊接方法。该不锈钢复合器件包括：两个不锈钢复合构件，各不锈钢复合构件均包括对应焊接的基层和覆层，基层为低碳钢层，覆层为不锈钢；焊缝，将两个不锈钢复合构件焊接，焊接的钝边设置在基层内且根部无间隙，焊缝包括第一焊缝，第一焊缝设置在覆层侧，第一焊缝具有第一焊缝坡口，第一焊缝坡口包括两个坡口面，各不锈钢复合构件均设置有一个坡口面，其中一个坡口面包括：下坡口面，设置在基层中；连接坡口面，设置在基层内，连接坡口面与下坡口面的夹角大于等于120°小于180°；上坡口面，上坡口面与下坡口面通过连接坡口面连接且由基层延伸至覆层。解决了不锈钢复合坩埚的封头与筒体焊缝易开裂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，具体而言，涉及一种不锈钢复合器件及其焊接方法。
背景技术
不锈钢复合坩埚具有防腐蚀性能好、抗高温氧化性能强的特点，常用于镁合金的铸造。目前常用的不锈钢复合坩埚一般是将筒体和封头焊接形成其主体结构。
一般不锈钢复合坩埚的筒体和封头都是双层结构，内层为低碳合金钢，外层为不锈钢，但是目前所制作的不锈钢复合坩埚的封头与筒体的连接焊缝在使用一段时间后，焊缝沿筒体侧热影响区开裂，造成坩埚返修频繁，使用寿命较低，导致镁合金等产品的生产成本较高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种不锈钢复合器件及其焊接方法，以解决现有技术中的不锈钢复合坩埚的封头与筒体焊缝易开裂的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种不锈钢复合器件，包括：两个不锈钢复合构件，各不锈钢复合构件均包括对应焊接的基层和覆层，基层为低碳钢层，覆层为不锈钢；焊缝，将两个不锈钢复合构件焊接，焊接的钝边设置在基层内且根部无间隙，焊缝包括第一焊缝，第一焊缝设置在覆层侧，第一焊缝具有第一焊缝坡口，第一焊缝坡口包括两个坡口面，各不锈钢复合构件均设置有一个坡口面，其中一个坡口面包括：下坡口面，设置在基层中；连接坡口面，设置在基层内，连接坡口面与下坡口面的夹角大于等于120°小于180°；上坡口面，上坡口面与下坡口面通过连接坡口面连接且由基层延伸至覆层。
进一步地，上述上坡口面和连接坡口面之间的连接处和/或下坡口面和连接坡口面之间的连接处具有圆倒角，优选圆倒角的半径R为1～3mm。
进一步地，上述连接坡口面的延伸长度为3～8mm，优选连接坡口面与基层和覆层的连接面平行，优选上坡口面的角度和下坡口面的角度相同。
进一步地，上述钝边的宽度为3～8mm，优选基层的厚度为25～35mm，更优选覆层的厚度为4～8mm。
进一步地，上述上坡口面和下坡口面各自独立地为V型坡口面或U型坡口面，优选第一焊缝坡口的另一个坡口面为V型坡口面或U型坡口面。
进一步地，上述焊缝还包括第二焊缝，第二焊缝设置在两个不锈钢复合构件的基层侧，第二焊缝具有第二焊缝坡口，第二焊缝坡口为V型坡口或U型坡口，第二焊缝坡口设置在基层内，优选第二焊缝坡口深度为12～18mm。
进一步地，上述第一焊缝包括：基层焊缝，设置在下坡口面对应的第一焊缝坡口中；过渡层焊缝，由基层焊缝的表面延伸至上坡口面对应的第一焊缝坡口中；覆层焊缝，设置在过渡层焊缝的表面并具有突出覆层表面的余高部，优选余高部的高度小于等于2mm。
进一步地，上述基层焊缝、过渡层焊缝与覆层焊缝的焊材各不相同，优选基层焊缝的焊材包括碳钢高锰埋弧焊丝；优选过渡层焊缝的焊材包括镍合金焊条；优选覆层焊缝的焊材包括不锈钢焊条。
进一步地，上述过渡层焊缝的厚度为3～6mm，优选对应基层的过渡层焊缝的厚度为1.5～3mm，优选对应覆层的过渡层焊缝的厚度为1.5～3mm。
进一步地，上述不锈钢复合器件为不锈钢复合坩埚，具有连接坡口面的不锈钢复合构件为筒体，另一个不锈钢复合构件为封头，优选封头与筒体焊接的一端为直边端，进一步优选直边端的直边长度为60～70mm。
进一步地，上述不锈钢复合坩埚还包括：支撑板，支撑板靠近筒体的远离封头的一端，且与筒体的外壁焊接；多个补强板，设置在支撑板的远离封头的一侧且沿筒体周向均匀分布，补强板与支撑板和筒体焊接，优选各补强板上设置有吊装孔。
根据本发明的另一方面，提供了一种上述任一种的不锈钢复合器件的焊接方法，焊接方法包括：步骤S1，在两个不锈钢复合构件上加工上述任一种的不锈钢复合器件的第一焊缝坡口；步骤S2，将两个不锈钢复合构件的基层与基层对位、覆层与覆层对位；步骤S3，利用第一焊材由第一焊缝坡口的根部开始第一次焊接，在第一焊缝坡口的下坡口面对应坡口位置焊接完成后，将第一焊材更换为第二焊材进行第二次焊接至对应覆层中某一位置；将第二焊材更换为第三焊材进行第三次焊接至焊缝坡口焊接完成。
进一步地，上述焊缝还包括第二焊缝，步骤S1还包括在两个不锈钢复合构件上加工第二焊缝坡口，步骤S3还包括利用第一焊材由第二焊缝坡口的根部进行第四次焊接的过程。
进一步地，在上述步骤S3之后，焊接方法还包括对焊接完成的焊接件进行热处理，热处理包括在500～550℃下保温3～5小时。
进一步地，上述第一次焊接和第四次焊接为埋弧焊接，第一焊材包括碳钢高锰埋弧焊丝和焊剂，第一次焊接和第四次焊接的电流各自为450～500A、电弧电压各自为30～35V、速度各自为40～45cm/min，优选碳钢高锰埋弧焊丝的直径为3～5mm，埋弧焊接的煤层焊缝的厚度小于碳钢高锰焊丝的直径。
进一步地，上述第二次焊接为手工焊接，第二焊材包括镍合金焊条，优选镍合金焊条的直径为3～5mm；优选第三次焊接为手工焊接，第三焊材包括不锈钢焊条，优选不锈钢焊条的直径为3～5mm，第二次焊接和第三次焊接的电流各自为120～140A、电弧电压各自为18～25V、速度各自为10～15cm/min。
进一步地，在上述步骤S1和步骤S3之间，焊接方法还包括对不锈钢复合构件的距第一焊缝坡口根部25mm范围内的区域进行清理去除杂质的过程。
应用本发明的技术方案，通过将焊缝的第一焊缝坡口的其中一个坡口面的上坡口面与下坡口面通过连接坡口面连接且由基层延伸至覆层，因此在不增加坡口角度的基础上使得焊缝相对于现有技术中坡口面增加，进而使得设置在该坡口中的第一焊缝的体积增大，当应用至不锈钢复合坩埚中时，第一焊缝的熔合线位置避开热影响较为严重的区域，进而有效缓解了第一焊缝的开裂，进而延长了不锈钢复合坩埚的使用寿命。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的一种实施例提供的两个不锈钢复合构件对接后的坡口结构示意图；
图2示出了图1所示的两个不锈钢复合构件焊接后的结构示意图；以及
图3示出了根据本发明的一种实施例提供的不锈钢复合坩埚的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、不锈钢复合构件；11、基层；12、覆层；
31、第一焊缝坡口；311、下坡口面；312、连接坡口面；313、上坡口面；
32、第二焊缝；32’、第二焊缝坡口；
31’、第一焊缝；311’、基层焊缝；312’、过渡层焊缝；313’、覆层焊缝；
1、封头；2、筒体；3、支撑板；4、补强板。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如本申请背景技术所分析的，现有技术不锈钢复合坩埚的封头与筒体的连接焊缝在使用一段时间后，焊缝沿筒体侧热影响区开裂，造成坩埚返修频繁，使用寿命较低，导致镁合金等产品的生产成本较高。为了解决现有技术中的不锈钢复合坩埚的封头与筒体焊缝易开裂的问题，本申请提供了一种不锈钢复合器件及其焊接方法。
在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种不锈钢复合器件，如图1和2所示，该不锈钢复合器件包括两个不锈钢复合构件10和焊缝，各不锈钢复合构件10均包括对应焊接的基层11和覆层12，基层11为低碳钢层，覆层12为不锈钢；焊缝，将两个不锈钢复合构件10焊接，焊接的钝边设置在基层11内且根部无间隙，焊缝包括第一焊缝31’，第一焊缝31’设置在覆层12侧，第一焊缝31’具有第一焊缝坡口31，第一焊缝坡口31包括两个坡口面，各不锈钢复合构件10均设置有一个坡口面，其中一个坡口面包括下坡口面311、连接坡口面312和上坡口面313，下坡口面311设置在基层11中；连接坡口面312设置在第一基层11内，连接坡口面312与下坡口面311的夹角大于等于120°小于180°；上坡口面313与下坡口面311通过连接坡口面312连接且由基层11延伸至覆层12。
本申请通过将焊缝的第一焊缝坡口31的其中一个坡口面的上坡口面313与下坡口面311通过连接坡口面312连接且由基层11延伸至覆层12，因此在不增加坡口角度的基础上使得焊缝相对于现有技术中坡口面增加，进而使得设置在该坡口中的第一焊缝31’的体积增大，当应用至不锈钢复合坩埚中时，第一焊缝31’的熔合线位置避开热影响较为严重的区域，进而有效缓解了第一焊缝31’的开裂，进而延长了不锈钢复合坩埚的使用寿命。
本申请的上述各坡口的坡口角度，如没有特殊说明，均在现有技术的标准范围内，即在55°～65°的范围内。
为了提高坡口的可加工性能和焊缝的致密性，优选如图1所示，上述上坡口面313和连接坡口面312之间的连接处和/或下坡口面311和连接坡口面312之间的连接处具有圆倒角，优选圆倒角的半径R为1～3mm。
为了节约焊接成本，优选上述连接坡口面312的延伸长度为3～8mm。另外，为了提高第一焊缝31’的焊接效果，优选连接坡口面312与基层11和覆层12的连接面平行，优选上坡口面313的角度和下坡口面311的角度相同。
为了提高焊接的牢固性并且节约焊接成本，优选上述钝边的宽度为3～8mm，优选基层11的厚度为25～35mm，更优选覆层12的厚度为4～8mm。
本申请的上述各坡口面可以采用现有技术中常用形式的坡口面，优选上述上坡口面313和下坡口面311各自独立地为V型坡口面或U型坡口面，优选第一焊缝坡口31的另一个坡口面为V型坡口面或U型坡口面。
在本申请另一种实施例中，如图1和2所示，上述焊缝还包括第二焊缝32’，第二焊缝32’设置在两个不锈钢复合构件10的基层11侧，第二焊缝32’具有第二焊缝坡口32，第二焊缝坡口32为V型坡口或U型坡口，第二焊缝坡口32设置在基层11内，优选第二焊缝坡口32深度为12～18mm。通过设置第二焊缝32’与第一焊缝31’进行配合，降低了焊接的变形量。
在设置了上述第一焊缝31’的坡口形状基础上，为了进一步提高焊缝的焊接能力，优选如图2所示，上述第一焊缝31’包括基层焊缝311’、过渡层焊缝312’和覆层焊缝313’，基层焊缝311’设置在下坡口面311对应的第一焊缝坡口31中；过渡层焊缝312’由基层焊缝311’的表面延伸至上坡口面313对应的第一焊缝坡口31中。将第一焊缝31’分成三个部分，便于根据所需要焊接的对象材质选择相适应的的焊接方法和焊材，进而提高第一焊缝31’的整体焊接能力。覆层焊缝313’设置在过渡层焊缝312’的表面并具有突出覆层12表面的余高部，优选余高部的高度小于等于2mm，通过在覆层焊缝313’留有余高，焊接完成后修磨该焊缝，使得焊缝与不锈钢复合构件10圆滑过渡。
优选地，为了适应低碳层的基层11和不锈钢的覆层12材质，比如Q345R材质的基层11、310S的覆层12，上述基层焊缝311’、过渡层焊缝312’与覆层焊缝313’的焊材各不相同，优选基层焊缝311’的焊材包括碳钢高锰埋弧焊丝，比如采用H10Mn2、H10MnSi、H08MnA碳钢高锰埋弧焊丝和SJ101、HJ431、HJ350焊剂；优选过渡层焊缝312’的焊材包括镍合金焊条，比如采用ENiCrFe-2焊条、ENiCrFe-1焊条、ENiCrFe-3焊条；优选覆层焊缝313’的焊材包括不锈钢焊条，比如采用A412焊条、A407焊条、A402焊条。
在充分发挥过渡层焊缝312’的焊接能力基础上，为了降低焊接成本，优选上述过渡层焊缝312’的厚度为3～6mm，优选对应基层11的过渡层焊缝312’的厚度为1.5～3mm。
在本申请一种优选的实施例中，如图3所示，上述不锈钢复合器件为不锈钢复合坩埚，具有连接坡口面312的不锈钢复合构件10为筒体2，另一个不锈钢复合构件10为封头1，优选封头1与筒体2焊接的一端为直边端，进一步优选直边端的直边长度为60～70mm。通过将直边端的直边延长，使得封头1与筒体2焊缝边缘避开直接加热区110mm左右，避免由于热源直接作用而使焊缝老化、性能下降导致焊缝沿筒体2侧熔合线开裂。
在本申请又一种典型的实施方式中，提供了一种上述不锈钢复合器件的焊接方法，该焊接方法包括：步骤S1，在两个不锈钢复合构件10上加工上述任一种不锈钢复合器件的第一焊缝坡口31；步骤S2，将两个不锈钢复合构件10的基层11与基层11对位、覆层12与覆层12对位；步骤S3，利用第一焊材由第一焊缝坡口31的根部开始第一次焊接，在第一焊缝坡口31的下坡口面311对应坡口位置焊接完成后，将第一焊材更换为第二焊材进行第二次焊接至对应覆层12中某一位置；将第二焊材更换为第三焊材进行第三次焊接至焊缝坡口焊接完成。
上述第一焊材、第二焊材和第三焊材可以相同也可以不同。
由于第一焊缝31’的第一焊缝坡口31的其中一个坡口面的上坡口面313与下坡口面311通过连接坡口面312连接且由基层11延伸至覆层12，因此在不增加坡口角度的基础上使得焊缝相对于现有技术中坡口面增加，进而使得设置在该坡口中的第一焊缝31’的体积增大，当应用至不锈钢复合坩埚的焊接中时，第一焊缝31’的边缘位置避开热影响较为严重的区域，进而有效缓解了第一焊缝31’的开裂，进而延长了不锈钢复合坩埚的使用寿命。
为了降低焊接的形变并提高焊接能力，优选上述焊缝还包括第二焊缝32’，上述步骤S1还包括在两个不锈钢复合构件10上加工第二焊缝坡口32，步骤S3还包括利用第一焊材由第二焊缝坡口32的根部进行第四次焊接的过程。
在本申请一种实施例中，在步骤S3之后，上述焊接方法还包括对焊接完成的焊接件进行热处理，热处理包括在500～550℃下保温3～5小时。通过上述热处理消除焊缝和被焊接的不锈钢复合构件10之间的应力，提高焊接的牢固性。
针对各基层11和覆层12的材料，各次焊接选择不同的焊材和条件，优选地，上述第一次焊接和第四次焊接为埋弧焊接，第一焊材包括碳钢高锰埋弧焊丝和焊剂，第一次焊接和第四次焊接的电流各自为450～500A、电弧电压各自为30～35V、速度各自为40～45cm/min，优选碳钢高锰埋弧焊丝的直径为3～5mm，埋弧焊接的煤层焊缝的厚度小于碳钢高锰焊丝的直径。
优选地，第二次焊接为手工焊接，第二焊材包括镍合金焊条，优选镍合金焊条的直径为3～5mm；优选第三次焊接为手工焊接，第三焊材包括不锈钢焊条，优选不锈钢焊条的直径为3～5mm，第二次焊接和第三次焊接的电流各自为120～140A、电弧电压各自为18～25V、速度各自为10～15cm/min。上述第二次焊接和第三次焊接进行时，要求操作人员不要摆动，应快速直进。
为了提高焊材的效果发挥，优选在步骤S1和步骤S3之间，上述焊接方法还包括对不锈钢复合构件10的距第一焊缝坡口31根部25mm范围内的区域进行清理去除杂质的过程。比如将坡口及距其根部25mm范围内的铁锈油污等杂质采用擦拭等物理方式清理干净，覆层12两侧用有机溶剂进行清洗。
在一种实施例中，上述不锈钢复合坩埚还具有补强板4和支撑板3，如图3所示，其中，支撑板3靠近筒体2的远离封头1的一端，优选支撑板3距离筒体2上端210mm，且支撑板3与筒体2的外壁焊接；多个补强板4设置在支撑板3的远离封头1的一侧且沿筒体2周向均匀分布，补强板4与支撑板3和筒体2焊接，优选各补强板4上设置有吊装孔，优选补强板4为8块。吊装孔的直径为55mm。支撑板3和补强板4的材料优选为与筒体2的基层11材料相同，比如都采用Q345R低碳钢。在焊接时，补强板4与筒体2和支撑板3焊接时，首先从外向内焊接补强板4与支撑板3，待焊至距离筒体5mm左右时，停止施焊，然后再焊接补强板4与筒体2。
以下将结合实施例和对比例，进一步说明本申请的有益效果。
实施例1
以不锈钢复合坩埚的焊接为例，其中筒体2和封头1材质为310S复合钢板，即内侧为基层11碳钢Q345R，外侧为覆层12不锈钢310S，封头1直边端的直边长度为65mm；支撑板3和补强板4为碳钢Q345R。
先在筒体2和封头1上加工坡口，坡口形状如图1所示，其中各坡口角度为60°，连接坡口面312与基层11和覆层12的连接面平行，连接坡口面312的延伸长度为5mm；钝边的宽度为5mm，基层11的厚度为30mm，覆层12的厚度为6mm，第二焊缝坡口32深度为15mm，上坡口面313和连接坡口面312之间的连接处和下坡口面311和连接坡口面312之间的连接处具有圆倒角，圆倒角的半径R为2mm；支撑板3和补强板4焊接处不开坡口；
对筒体2和封头1的距第一焊缝坡口31根部25mm范围内的区域进行清理去除杂质的过程，覆层12侧采用乙醇进行清洗；
然后进行焊接，先焊接基层11侧的坡口形成第二焊缝32’；再焊接覆层12的第一焊缝坡口31，其中焊接顺序为先焊接形成基层焊缝311’，再焊接形成过渡层焊缝312’，最后焊接形成覆层焊缝313’，筒体2和封头1焊接完成后，焊接补强板4和支撑板3、补强板4和筒体2；
其中，基层焊缝311’埋弧焊焊接时每层焊缝厚度不等大于焊丝直径4mm；过渡层焊缝312’和覆层焊缝313’手工焊接时不允许摆动，快速直进；补强板4与筒体2和支撑板3焊接时，首先从外向内焊接补强板4与支撑板3的焊缝，待焊至距离筒体5mm左右时，停止施焊，然后再焊接补强板4与筒体2的焊缝；焊接过程中控制焊缝余高在2mm以内，焊后修磨筒体2和封头1的焊缝与母材圆滑过渡；各焊接方法和条件见表1。
焊后整体进行消除应力热处理，热处理的保温温度530℃，保温时间为4小时。
表1
其中，所形成的过渡层焊缝的厚度为4mm，对应基层的过渡层焊缝的厚度为2mm，对应覆层的过渡层焊缝的厚度为2mm。
实施例2
与实施例1的操作方式相同，具体的焊接方法和焊接条件见表2。
表2
其中，所形成的过渡层焊缝的厚度为4mm，对应基层的过渡层焊缝的厚度为2mm，对应覆层的过渡层焊缝的厚度为2mm。
实施例3
与实施例1的操作方式相同，具体的焊接方法和焊接条件见表3。
表3
其中，所形成的过渡层焊缝的厚度为4mm，对应基层的过渡层焊缝的厚度为2mm，对应覆层的过渡层焊缝的厚度为2mm。
实施例4
与实施例1不同之处在于，所形成的过渡层焊缝的厚度为4mm，对应基层的过渡层焊缝的厚度为1.5mm，对应覆层的过渡层焊缝的厚度为2.5mm。
实施例5
与实施例1不同之处在于，所形成的过渡层焊缝的厚度为4mm，对应基层的过渡层焊缝的厚度为1mm，对应覆层的过渡层焊缝的厚度为3mm。
实施例6
与实施例1不同之处在于，所形成的过渡层焊缝的厚度为4mm，对应基层的过渡层焊缝的厚度为3mm，对应覆层的过渡层焊缝的厚度为1mm。
实施例7
与实施例1不同之处在于，所形成的过渡层焊缝的厚度为3mm，对应基层的过渡层焊缝的厚度为1.5mm，对应覆层的过渡层焊缝的厚度为1.5mm。
实施例8
与实施例1不同之处在于，所形成的过渡层焊缝的厚度为6mm，对应基层的过渡层焊缝的厚度为3mm，对应覆层的过渡层焊缝的厚度为3mm。
实施例9
与实施例1不同之处在于，第一焊缝坡口的下破口面为半U型坡口面。
实施例10
与实施例1不同之处在于，第一焊缝坡口的上破口面为半U型坡口面。
实施例11
与实施例1不同之处在于，第一焊缝坡口的设置在封头侧的坡口为半U型坡口。
实施例12
与实施例1的不同之处在于，连接坡口面的延伸长度为3mm。
实施例13
与实施例1的不同之处在于，连接坡口面的延伸长度为8mm。
实施例14
与实施例1的不同之处在于，连接坡口面的延伸长度为10mm。
实施例15
与实施例1的不同之处在于，封头直边端的直边长度为60mm。
实施例16
与实施例1的不同之处在于，封头直边端的直边长度为70mm。
实施例17
与实施例1的不同之处在于，第二焊缝坡口深度为12mm，钝边的宽度为8mm。
实施例18
与实施例1的不同之处在于，第二焊缝坡口深度为18mm，钝边的宽度为3mm。
实施例19
与实施例1的不同之处在于，圆倒角的半径R为1mm。
实施例20
与实施例1的不同之处在于，圆倒角的半径R为3mm。
实施例21
与实施例1的不同之处在于，上坡口面和连接坡口面之间的连接处、下坡口面和连接坡口面之间的连接处不具有圆倒角。
实施例22
与实施例1的不同之处在于，焊后整体进行消除应力热处理，热处理的保温温度500℃，保温时间为5小时。
实施例23
与实施例1的不同之处在于，焊后整体进行消除应力热处理，热处理的保温温度550℃，保温时间为3小时。
实施例24
与实施例1的不同之处在于，焊后整体进行消除应力热处理，热处理的保温温度570℃，保温时间为3小时。
对比例1
与实施例不同之处在于，筒体侧和封头侧的两个半坡口对称，均为图1所示的封头侧的半V型坡口。
对上述各实施例和对比例的不锈钢复合坩埚的使用寿命进行测试，测试方法如下：将不锈钢复合坩埚用于镁合金的熔炼(不锈钢复合坩埚的外壁温度在920℃以下，内部温度至少为镁矿的熔融温度)，第一次加热使用直至筒体和封头焊缝第一次出现裂纹的时间定义为使用寿命并进行记录，测试结果见表4。
表4
| 使用寿命(天) | |
| 实施例1 | 65 |
| 实施例2 | 65 |
| 实施例3 | 65 |
| 实施例4 | 65 |
| 实施例5 | 60 |
| 实施例6 | 60 |
| 实施例7 | 60 |
| 实施例8 | 67 |
| 实施例9 | 65 |
| 实施例10 | 52 |
| 实施例11 | 65 |
| 实施例12 | 55 |
| 实施例13 | 70 |
| 实施例14 | 70 |
| 实施例15 | 50 |
| 实施例16 | 70 |
| 实施例17 | 65 |
| 实施例18 | 65 |
| 实施例19 | 65 |
| 实施例20 | 65 |
| 实施例21 | 60 |
| 实施例22 | 65 |
| 实施例23 | 60 |
| 实施例24 | 55 |
| 对比例1 | 23 |
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
通过将焊缝的第一焊缝坡口的其中一个坡口面的上坡口面与下坡口面通过连接坡口面连接且由基层延伸至覆层，因此在不增加坡口角度的基础上使得焊缝相对于现有技术中坡口面增加，进而使得设置在该坡口中的第一焊缝的体积增大，当应用至不锈钢复合坩埚中时，第一焊缝的熔合线位置避开热影响较为严重的区域，进而有效缓解了第一焊缝的开裂，进而延长了不锈钢复合坩埚的使用寿命。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (17)
1.一种不锈钢复合器件，其特征在于，包括：
两个不锈钢复合构件(10)，各所述不锈钢复合构件(10)均包括对应焊接的基层(11)和覆层(12)，所述基层(11)为低碳钢层，所述覆层(12)为不锈钢；
焊缝，将所述两个不锈钢复合构件(10)焊接，所述焊接的钝边设置在所述基层(11)内且根部无间隙，所述焊缝包括第一焊缝(31’)，所述第一焊缝(31’)设置在所述覆层(12)侧，所述第一焊缝(31’)具有第一焊缝坡口(31)，所述第一焊缝坡口(31)包括两个坡口面，各所述不锈钢复合构件(10)均设置有一个所述坡口面，其中一个坡口面包括：
下坡口面(311)，设置在所述基层(11)中；
连接坡口面(312)，设置在所述基层(11)内，所述连接坡口面(312)与所述下坡口面(311)的夹角大于等于120°小于180°；
上坡口面(313)，所述上坡口面(313)与所述下坡口面(311)通过所述连接坡口面(312)连接且由所述基层(11)延伸至所述覆层(12)。
2.根据权利要求1所述的不锈钢复合器件，其特征在于，所述上坡口面(313)和所述连接坡口面(312)之间的连接处和/或所述下坡口面(311)和所述连接坡口面(312)之间的连接处具有圆倒角，优选所述圆倒角的半径R为1～3mm。
3.根据权利要求2所述的不锈钢复合器件，其特征在于，所述连接坡口面(312)的延伸长度为3～8mm，优选所述连接坡口面(312)与所述基层(11)和所述覆层(12)的连接面平行，优选所述上坡口面(313)的角度和所述下坡口面(311)的角度相同。
4.根据权利要求1所述的不锈钢复合器件，其特征在于，所述钝边的宽度为3～8mm，优选所述基层(11)的厚度为25～35mm，更优选所述覆层(12)的厚度为4～8mm。
5.根据权利要求1所述的不锈钢复合器件，其特征在于，所述上坡口面(313)和所述下坡口面(311)各自独立地为V型坡口面或U型坡口面，优选所述第一焊缝坡口(31)的另一个坡口面为V型坡口面或U型坡口面。
6.根据权利要求1所述的不锈钢复合器件，其特征在于，所述焊缝还包括第二焊缝(32’)，所述第二焊缝(32’)设置在两个所述不锈钢复合构件(10)的所述基层(11)侧，所述第二焊缝(32’)具有第二焊缝坡口(32)，所述第二焊缝坡口(32)为V型坡口或U型坡口，所述第二焊缝坡口(32)设置在所述基层(11)内，优选所述第二焊缝坡口(32)深度为12～18mm。
7.根据权利要求1所述的不锈钢复合器件，其特征在于，所述第一焊缝(31’)包括：
基层焊缝(311’)，设置在所述下坡口面(311)对应的第一焊缝坡口(31)中；
过渡层焊缝(312’)，由所述基层焊缝(311’)的表面延伸至所述上坡口面(313)对应的第一焊缝坡口(31)中；
覆层焊缝(313’)，设置在所述过渡层焊缝(312’)的表面并具有突出所述覆层(12)表面的余高部，优选所述余高部的高度小于等于2mm。
8.根据权利要求7所述的不锈钢复合器件，其特征在于，所述基层焊缝(311’)、所述过渡层焊缝(312’)与所述覆层焊缝(313’)的焊材各不相同，优选所述基层焊缝(311’)的焊材包括碳钢高锰埋弧焊丝；优选所述过渡层焊缝(312’)的焊材包括镍合金焊条；优选所述覆层焊缝(313’)的焊材包括不锈钢焊条。
9.根据权利要求7所述的不锈钢复合器件，其特征在于，所述过渡层焊缝(312’)的厚度为3～6mm，优选对应所述基层(11)的所述过渡层焊缝(312’)的厚度为1.5～3mm，优选对应所述覆层(12)的所述过渡层焊缝(312’)的厚度为1.5～3mm。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的不锈钢复合器件，其特征在于，所述不锈钢复合器件为不锈钢复合坩埚，具有连接坡口面(312)的所述不锈钢复合构件(10)为筒体(2)，另一个所述不锈钢复合构件(10)为封头(1)，优选所述封头(1)与所述筒体(2)焊接的一端为直边端，进一步优选所述直边端的直边长度为60～70mm。
11.根据权利要求10所述的不锈钢复合器件，其特征在于，所述不锈钢复合坩埚还包括：
支撑板(3)，所述支撑板(3)靠近所述筒体(2)的远离所述封头(1)的一端，且与所述筒体(2)的外壁焊接；
多个补强板(4)，设置在所述支撑板(3)的远离所述封头(1)的一侧且沿所述筒体(2)周向均匀分布，所述补强板(4)与所述支撑板(3)和所述筒体(2)焊接，优选各所述补强板(4)上设置有吊装孔。
12.一种权利要求1至11中任一项所述的不锈钢复合器件的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法包括：
步骤S1，在两个不锈钢复合构件(10)上加工权利要求1至11中任一项所述的不锈钢复合器件的第一焊缝坡口(31)；
步骤S2，将两个所述不锈钢复合构件(10)的基层(11)与基层(11)对位、覆层(12)与覆层(12)对位；
步骤S3，利用第一焊材由所述第一焊缝坡口(31)的根部开始第一次焊接，在第一焊缝坡口(31)的下坡口面(311)对应坡口位置焊接完成后，将所述第一焊材更换为第二焊材进行第二次焊接至对应所述覆层(12)中某一位置；将所述第二焊材更换为第三焊材进行第三次焊接至所述焊缝坡口焊接完成。
13.根据权利要求12所述的焊接方法，其特征在于，所述焊缝还包括第二焊缝(32’)，所述步骤S1还包括在两个不锈钢复合构件(10)上加工第二焊缝坡口(32)，所述步骤S3还包括利用第一焊材由所述第二焊缝坡口(32)的根部进行第四次焊接的过程。
14.根据权利要求12所述的焊接方法，其特征在于，在所述步骤S3之后，所述焊接方法还包括对焊接完成的焊接件进行热处理，所述热处理包括在500～550℃下保温3～5小时。
15.根据权利要求13所述的焊接方法，其特征在于，所述第一次焊接和所述第四次焊接为埋弧焊接，所述第一焊材包括碳钢高锰埋弧焊丝和焊剂，所述第一次焊接和所述第四次焊接的电流各自为450～500A、电弧电压各自为30～35V、速度各自为40～45cm/min，优选所述碳钢高锰埋弧焊丝的直径为3～5mm，所述埋弧焊接的煤层焊缝的厚度小于所述碳钢高锰焊丝的直径。
16.根据权利要求12所述的焊接方法，其特征在于，所述第二次焊接为手工焊接，所述第二焊材包括镍合金焊条，优选所述镍合金焊条的直径为3～5mm；优选所述第三次焊接为手工焊接，所述第三焊材包括不锈钢焊条，优选所述不锈钢焊条的直径为3～5mm，所述第二次焊接和所述第三次焊接的电流各自为120～140A、电弧电压各自为18～25V、速度各自为10～15cm/min。
17.根据权利要求12所述的焊接方法，其特征在于，在所述步骤S1和所述步骤S3之间，所述焊接方法还包括对所述不锈钢复合构件(10)的距所述第一焊缝坡口(31)根部25mm范围内的区域进行清理去除杂质的过程。
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