專利名稱：奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種奧氏體不銹鋼管焊接過程中采用水冷熱絲鎢極氬弧焊的裝置及 方法。
背景技術(shù)：
奧氏體不銹鋼直管接長采用熱絲鎢極氬弧焊可獲得較高的一次合格率和焊接效 率，但由于機械焊是連續(xù)焊接，層間溫度無法控制、熱輸入比較大，熱影響區(qū)相對較 寬，增加了產(chǎn)生熱裂紋和焊接接頭敏化的傾向，試驗測量結(jié)果顯示，焊接層間溫度可達 500°C以上。450-850°C是不銹鋼材料的敏化溫度區(qū)間，如果焊接接頭在此溫度區(qū)間停留 后，在一定的介質(zhì)及應(yīng)力作用下將會產(chǎn)生晶間腐蝕，從而導(dǎo)致焊接接頭的提前失效。所 以對該類對接接頭層間溫度的控制是能否得到合適接頭的關(guān)鍵。如果僅僅通過減小焊接電流、電壓，降低焊接熱輸入的方式來控制敏化及產(chǎn)生 熱裂紋的傾向，就會降低焊接效率，不能發(fā)揮機械熱絲鎢極氬弧焊高效率的焊接特點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊的裝置及方法， 實現(xiàn)了在不影響焊接效率的情況下，對焊接接頭熱輸入的控制，從而保證了接頭的質(zhì)量 及性能。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，首先進行焊前準備，進行焊槍高度 和位置的調(diào)整，將奧氏體不銹鋼直管進行對接并冷卻水供水位置調(diào)整，焊接設(shè)備的槍和 采用同一個氣路保護，在焊接打底層、管子轉(zhuǎn)動至270°時，打開冷卻水閥門，對焊接接 頭處采用噴淋裝置進行噴淋冷卻，直至完成所有打底層、填充層、蓋面層的焊接。所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，所述的噴淋裝置，包括多 種孔徑的噴頭，當水冷噴頭的噴水孔的直徑為0.5mm、選擇噴頭相對于工件的高度在 30-50mm時，單層焊縫厚度控制在1.5mm以下。所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，所述噴淋裝置的噴頭的位置 位于焊口的正下方，管徑范圍為Φ 32mm Φ 70mm時，所述的噴頭的初始位置距離管子 下表面為30mm;在焊接過程中，在上下方向的調(diào)整范圍為50mm，即噴頭上表面距離管 子下表面的最大距離為80mm，以焊口中心線為基準，左右方向調(diào)整范圍為士50mm，正 對焊縫中心；所述的噴頭的軸線與管子的軸線相平行，所述的噴頭噴出的水柱垂直于管 子表面，保證冷卻水能有效地噴到焊口的正下方。所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，所述的焊前準備工作，進行 焊槍高度和位置的調(diào)整調(diào)整好噴淋裝置的噴頭的位置、其高度距離管子下表面30 50mm,打開總閥，用閥門調(diào)整水柱高度，噴頭的出水應(yīng)保證水柱高度穩(wěn)定，并隨時檢查 噴水孔是否堵塞，注意不要讓水噴到焊槍及焊絲上。
所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，將奧氏體不銹鋼直管進行對 接并冷卻水供水位置調(diào)整焊縫對準噴頭中心，保證最佳冷卻效果；首層焊至270°時 將冷卻水打開，并保持到焊接結(jié)束；冷卻水中的氯離子C1-含量控制在20ppm以下。一種奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊裝置，其組成包括焊槍，連接旋轉(zhuǎn) 裝置的工件上方對應(yīng)有具有噴孔的噴淋裝置，所述的噴淋裝置的噴頭通過進水管連接水 箱，所述的進水管裝有冷卻水閥門，所述的工件下方具有脫水盤。所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊裝置，所述的噴淋裝置，包括多種 孔徑的噴頭和位置調(diào)整支架，所述的噴頭的噴水孔的孔徑直徑為0.3或0.5或0.7mm或者 0.3-0.7mm之間，所述的冷卻水閥門包括調(diào)節(jié)閥和截止閥。有益效果1.本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)的不足，即在不降低焊接效率的前提下防止了奧氏體 不銹鋼管機械熱絲鎢極氬弧焊焊接接頭產(chǎn)生的敏化及熱裂紋。2.本發(fā)明在進水管路上布置了調(diào)節(jié)閥和關(guān)斷閥。其中調(diào)節(jié)閥保證了焊工可以緩 慢、穩(wěn)定地開啟及調(diào)節(jié)，從而使冷卻水柱的高度變化緩慢、平穩(wěn)，能穩(wěn)定、平緩地到達 管子表面。3.本發(fā)明由于焊接設(shè)備的槍和絲是同一個氣路保護，保護氣體能夠很好的保護 焊接電弧，水冷焊接過程中產(chǎn)生的蒸汽沒有對焊縫的質(zhì)量產(chǎn)生影響，焊接過程比較穩(wěn)定。4.本發(fā)明奧氏體鋼的物理特性是導(dǎo)熱系數(shù)小、線膨脹系數(shù)大，在焊接局部加熱 和冷卻條件下，焊接接頭部位的高溫停留時間較長，焊縫金屬及近縫區(qū)在高溫承受較高 的拉伸應(yīng)力與拉伸應(yīng)變，是產(chǎn)生熱裂紋的基本條件之一；當奧氏體鋼焊接接頭熱影響區(qū) 中加熱峰值溫度在600-1000°C范圍時，易發(fā)生晶間腐蝕。而采用較小的焊接熱輸入，加 快冷卻速度，有利于防止晶間腐蝕的發(fā)生。5.本發(fā)明水冷熱絲鎢極氬弧焊工藝既保留了熱絲鎢極氬弧焊焊高效率的優(yōu)點， 又由于噴淋冷卻裝置的作用而加快了焊接接頭的冷卻速度、降低了層間溫度，從而控制 了焊接接頭的熱應(yīng)力及焊接層間溫度，有效防止了熱裂紋及晶間腐蝕的發(fā)生，保證了最 終焊接接頭的質(zhì)量。6.本發(fā)明由于是在機械熱絲焊設(shè)備TIG上加裝了噴淋冷卻裝置，焊接與冷卻同 步進行，不影響焊接效率，焊接過程中焊接操作工只需通過控制閥的開啟、關(guān)斷和微調(diào) 來調(diào)節(jié)水的流量，即可達到冷卻焊接接頭的目的，操作簡單，容易掌握。7.本發(fā)明選用了多種孔徑的噴頭確定冷卻效果，通過多次試驗證明，當水冷噴 頭的噴水孔的直徑為0.5mm、噴頭相對于工件的高度在30-50mm時，冷卻效果比較合 適。奧氏體不銹鋼之間焊接持續(xù)噴水到焊接結(jié)束，層間溫度基本在100-150°C之間。由 于焊接設(shè)備的槍和絲是同一個氣路保護，保護氣體能夠很好的保護焊接電弧，水冷焊接 過程中產(chǎn)生的蒸汽沒有對焊縫的質(zhì)量產(chǎn)生影響，焊接過程比較穩(wěn)定。8.本發(fā)明噴淋裝置的噴頭、排水托盤均采用了不銹鋼材質(zhì)，可防止銹蝕對水質(zhì) 的影響；為了防止奧氏體鋼焊接接頭產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，冷卻水采用了氯離子(C1-)含量控 制在20ppm以下的純凈水。


附圖1本發(fā)明的噴淋冷卻裝置與焊接工件及機械熱絲焊設(shè)備中焊槍的相對位置不意。附圖2是附圖1的側(cè)視圖。
具體實施例方式實施例1 奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，首先進行焊前準備，進行焊槍高度 和位置的調(diào)整，將奧氏體不銹鋼直管進行對接并冷卻水供水位置調(diào)整，焊接設(shè)備的槍和 采用同一個氣路保護，在焊接打底層、管子轉(zhuǎn)動至270°時，打開冷卻水閥門，對焊接接 頭處采用噴淋裝置進行噴淋冷卻，直至完成所有打底層、填充層、蓋面層的焊接。實施例2 實施例1所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，所述的噴淋裝置， 包括多種孔徑的噴頭，當水冷噴頭的噴水孔的直徑為0.5mm、選擇噴頭相對于工件的高 度在30-50mm時，單層焊縫厚度控制在1.5mm以下。實施例3 實施例1或2所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，所述噴淋裝置的 噴頭的位置位于焊口的正下方，管徑范圍為Φ 32mm Φ 70mm時，所述的噴頭的初始 位置距離管子下表面為30mm ；在焊接過程中，在上下方向的調(diào)整范圍為50mm，即噴頭 上表面距離管子下表面的最大距離為80mm，以焊口中心線為基準，左右方向調(diào)整范圍為 士50_，正對焊縫中心；所述的噴頭的軸線與管子的軸線相平行，所述的噴頭噴出的水 柱垂直于管子表面，保證冷卻水能有效地噴到焊口的正下方。實施例4 上述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，所述的焊前準備工作，進行 焊槍高度和位置的調(diào)整調(diào)整好噴淋裝置的噴頭的位置、其高度距離管子下表面30 50mm,打開總閥，用閥門調(diào)整水柱高度，噴頭的出水應(yīng)保證水柱高度穩(wěn)定，并隨時檢查 噴水孔是否堵塞，注意不要讓水噴到焊槍及焊絲上。實施例5 上述實施例所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，將奧氏體不銹鋼 直管進行對接并冷卻水供水位置調(diào)整焊縫對準噴頭中心，保證最佳冷卻效果；首層焊 至270°時將冷卻水打開，并保持到焊接結(jié)束；冷卻水中的氯離子Cl-含量控制在20ppm 以下。實施例6 一種使用上述的方法進行奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊裝置，其組成包 括焊槍1，連接旋轉(zhuǎn)裝置的工件2上方對應(yīng)有具有噴孔3的噴淋裝置，所述的噴淋裝置 的噴頭4通過進水管5連接水箱6，所述的進水管裝有冷卻水閥門，所述的工件下方具有 脫水盤9。所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊裝置，所述的的噴淋裝置，包括多 種孔徑的噴頭和位置調(diào)整支架，所述的噴頭的噴水孔的孔徑直徑為0.3或0.5或0.7mm或者0.3-0.7mm之間，所述的冷卻水閥門包括調(diào)節(jié)閥7和截止閥8。實施例7 上述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊裝置，所述的噴頭的位置位于焊口 的正下方，所述的噴頭的軸線與管子的軸線相平行，所述的噴頭噴出的水柱垂直于管子 表面，保證冷卻水能有效地噴到焊口的正下方。所述的以噴頭上表面為基準，噴頭的初始位置距離管子下表面為30mm，正對焊 縫中心，并可隨管徑的不同而變化，管徑范圍為6 32mm 70mm;在焊接過程中，在 上下方向的調(diào)整范圍為50mm，即噴頭上表面距離管子下表面的最大距離為80mm，以焊 口中心線為基準，左右方向調(diào)整范圍為士50mm。所述的噴頭的材料選用不銹鋼，直徑不大于620mm，長度約100mm，并且兩 側(cè)應(yīng)用堵塞密封。在使用一段時間后，可將兩側(cè)堵塞卸下，對噴頭內(nèi)部進行清理。實施例8:上述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊裝置，所述的在進水管路上至少應(yīng) 布置兩個控制閥，一個為調(diào)節(jié)閥，另一個為截止閥。其中調(diào)節(jié)閥應(yīng)保證焊工可以緩慢、 穩(wěn)定地開啟及調(diào)節(jié)，從而使冷卻水柱的高度變化緩慢、平穩(wěn)，能穩(wěn)定、平緩地到達管子 表面。實施例9 上述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊裝置，所述的排水托盤為不銹鋼材 料，未蒸發(fā)的冷卻水回落到托盤中，通過排水孔及其連接管路流出。實施例10 實施例1或2所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊裝置，在焊前調(diào)節(jié)好水 冷裝置的相對位置和高度，焊接過程中，工件轉(zhuǎn)動到一定的角度以后打開水冷裝置開關(guān) (手動閥)使噴頭持續(xù)噴水到焊縫上達到層間冷卻效果。實施例11 水冷焊接操作要點1.焊前準備工作(1)調(diào)整好噴頭的位置、高度(距離管子下表面30 50mm)， 打開總閥，用微調(diào)閥門調(diào)整水柱高度，噴頭的出水應(yīng)保證水柱高度穩(wěn)定，并隨時檢查噴 水孔是否堵塞。(2)注意不要讓水噴到焊槍及焊絲上。2.奧氏體不銹鋼直管對接(1)焊縫對準噴頭中心，保證最佳冷卻效果。(2)首層焊至270°時將冷卻水打 開，并保持到焊接結(jié)束。3.單層焊縫厚度控制在1.5mm以下，避免產(chǎn)生熔合不良缺陷。4.冷卻水中的氯離子(C1-)含量控制在20ppm以下。
權(quán)利要求
1.一種奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，其特征是首先進行焊前準備， 進行焊槍高度和位置的調(diào)整，將奧氏體不銹鋼直管進行對接并冷卻水供水位置調(diào)整，焊 接設(shè)備的槍和采用同一個氣路保護，在焊接打底層、管子轉(zhuǎn)動至270°時，打開冷卻水閥 門，對焊接接頭處采用噴淋裝置進行噴淋冷卻，直至完成所有打底層、填充層、蓋面層 的焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，其特征是所 述的噴淋裝置，包括多種孔徑的噴頭，當水冷噴頭的噴水孔的直徑為0.5mm、選擇噴頭 相對于工件的高度在30-50mm時，單層焊縫厚度控制在1.5mm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，其特征是 所述噴淋裝置的噴頭的位置位于焊口的正下方，管徑范圍為Φ 32mm Φ 70mm時，所述 的噴頭的初始位置距離管子下表面為30mm;在焊接過程中，在上下方向的調(diào)整范圍為 50mm,即噴頭上表面距離管子下表面的最大距離為80mm，以焊口中心線為基準，左右 方向調(diào)整范圍為士50mm，正對焊縫中心；所述的噴頭的軸線與管子的軸線相平行，所 述的噴頭噴出的水柱垂直于管子表面，保證冷卻水能有效地噴到焊口的正下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，其特征是 所述的焊前準備工作，進行焊槍高度和位置的調(diào)整調(diào)整好噴淋裝置的噴頭的位置、其 高度距離管子下表面30 50mm，打開總閥，用閥門調(diào)整水柱高度，噴頭的出水應(yīng)保證 水柱高度穩(wěn)定，并隨時檢查噴水孔是否堵塞，注意不要讓水噴到焊槍及焊絲上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，其特征是所 述的焊前準備工作，進行焊槍高度和位置的調(diào)整調(diào)整好噴淋裝置的噴頭的位置、其高 度距離管子下表面30 50mm，打開總閥，用閥門調(diào)整水柱高度，噴頭的出水應(yīng)保證水 柱高度穩(wěn)定，并隨時檢查噴水孔是否堵塞，注意不要讓水噴到焊槍及焊絲上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或5所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，其特征 是將奧氏體不銹鋼直管進行對接并冷卻水供水位置調(diào)整焊縫對準噴頭中心，保證最 佳冷卻效果；首層焊至270°時將冷卻水打開，并保持到焊接結(jié)束；冷卻水中的氯離子 Cl"含量控制在20ppm以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，其特征是將 奧氏體不銹鋼直管進行對接并冷卻水供水位置調(diào)整焊縫對準噴頭中心，保證最佳冷卻 效果；首層焊至270°時將冷卻水打開，并保持到焊接結(jié)束；冷卻水中的氯離子Cl-含量 控制在20ppm以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，其特征是將 奧氏體不銹鋼直管進行對接并冷卻水供水位置調(diào)整焊縫對準噴頭中心，保證最佳冷卻 效果·’首層焊至270°時將冷卻水打開，并保持到焊接結(jié)束；冷卻水中的氯離子Cl-含量 控制在20ppm以下。
9.一種奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊裝置，其組成包括焊槍，其特征是 連接旋轉(zhuǎn)裝置的工件上方對應(yīng)有具有噴孔的噴淋裝置，所述的噴淋裝置的噴頭通過進水 管連接水箱，所述的進水管裝有冷卻水閥門，所述的工件下方具有脫水盤。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊裝置，其特征是所 述的的噴淋裝置，包括多種孔徑的噴頭和位置調(diào)整支架，所述的噴頭的噴水孔的孔徑直徑為0.3或0.5或0.7mm或者0.3_0.7mm之間，所述的冷卻水閥門包括調(diào)節(jié)閥和截止閥。
全文摘要
奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊的裝置及方法。如果僅僅通過減小焊接電流、電壓，降低焊接熱輸入的方式來控制敏化及產(chǎn)生熱裂紋的傾向，就會降低焊接效率，不能發(fā)揮機械熱絲鎢極氬弧焊高效率的焊接特點。一種奧氏體不銹鋼管水冷熱絲鎢極氬弧焊方法，首先進行焊前準備，進行焊槍高度和位置的調(diào)整，將奧氏體不銹鋼直管進行對接并冷卻水供水位置調(diào)整，焊接設(shè)備的槍和采用同一個氣路保護，在焊接打底層、管子轉(zhuǎn)動至270°時，打開冷卻水閥門，對焊接接頭處采用噴淋裝置進行噴淋冷卻，直至完成所有打底層、填充層、蓋面層的焊接。本發(fā)明用于奧氏體不銹鋼管氬弧焊。
文檔編號B23K9/16GK102009250SQ201010534579
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月8日
發(fā)明者張亞奇, 徐祥久, 李世魁, 李宜男, 李春光, 王萍, 趙衛(wèi)君 申請人:哈爾濱鍋爐廠有限責任公司