專利名稱：一種防止產(chǎn)生焊縫裂紋的不銹鋼薄板的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大型不銹鋼薄板的自動(dòng)焊接方法，特別是一種能夠防止產(chǎn)生焊縫裂紋的不銹鋼薄板的焊接方法。
背景技術(shù)：
不銹鋼槽體焊接由于焊接過程都是在焊件的局部區(qū)域進(jìn)行，這種局部的不均勻加熱與冷卻的過程導(dǎo)致焊接溫度場的分布極不均勻，溫度變化范圍大，同時(shí)伴隨著相變，使焊件各部位產(chǎn)生了不同程度的膨脹和收縮，從而不可避免的產(chǎn)生了復(fù)雜的焊接殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)生焊接熱裂紋及冷裂紋的脆性破壞在焊接中最易發(fā)生，它經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致焊接裂紋而使焊件大批報(bào)廢。檢驗(yàn)人員在對(duì)不銹鋼槽體焊口的檢驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，一些焊口焊縫表面存在微裂紋，如圖4所示。部分焊縫還出現(xiàn)斷續(xù)的、沿焊縫中心的縱向裂紋。裂紋主要出現(xiàn)在焊接接頭的中央，且靠近平行于焊縫，裂紋長度10-50mm不等，間斷分布在整條焊縫區(qū)。裂紋不僅存在于對(duì)接焊縫，也存在于角焊縫中。從表面看，裂紋呈直線，并從表面向內(nèi)部擴(kuò)展。用電子針孔探測儀測量其深度，大部分裂深l_2mm，有的裂紋直接裂穿。在光學(xué)顯微鏡下，觀察裂紋形態(tài)，可以看到裂紋的擴(kuò)展為沿晶開裂，并且在裂紋上布滿許多網(wǎng)狀的微裂紋。根據(jù)裂紋產(chǎn)生的時(shí)機(jī)、位置、形態(tài)和特征，可以判斷該裂紋為一種焊接熱裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種防止產(chǎn)生焊縫裂紋的不銹鋼薄板的焊接方法，該方法介于活性鎢極氬弧焊方法與常規(guī)不銹鋼焊接方法之間。采用適中的電流鎢極電弧將需要焊接的焊道表面熔化，并以氧氣或二氧化碳與氬氣的混合氣體作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接。在焊接過程中，對(duì)焊接預(yù)熱溫度進(jìn)行合理的控制，并增加隨焊冷卻輔助裝置，以達(dá)到控制裂紋產(chǎn)生的目的。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種防止產(chǎn)生焊縫裂紋的不銹鋼薄板的焊接方法， 其特征在于采用以下步驟和工藝參數(shù)制作1)在待焊接一不銹鋼薄板上加工出坡口，坡口切角α為15° 30°，未切厚度d 為l/3t l/2t，待焊接另一不銹鋼薄板保持與其之間的間隙h為l/3t l/2t，其中t為焊接不銹鋼薄板的厚度；2)用焊接酮擦拭待焊接不銹鋼薄板加工表面，將表面的油污去除；預(yù)熱焊接處至 80 120°C ；3)將待兩焊接不銹鋼薄板拼接后每間隔IOOmm進(jìn)行點(diǎn)焊接連接，保持兩焊接薄板位置固定，保持二者之間的間隙均勻；4)以氧氣或二氧化碳與氬氣的混合氣體作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I :115 125A，焊接速度ν :110 USnmmirr1,弧長L :4mm,活性保護(hù)氣體流量Q :14L. mirT1 ；每根焊條長度Ll焊接出的焊縫長度L控制在 0. 75L1 ^ L ^ Ll 范圍內(nèi)；
5)焊接過程中，將內(nèi)注冷卻水的U形銅管掛于焊縫兩側(cè)，起到隨焊隨加速冷卻焊縫作用；6)將一面焊接后，翻轉(zhuǎn)過來將背面產(chǎn)生焊渣等打磨清理；然后在焊縫處加工坡口，坡口參數(shù)為背面坡口切角h為15° 30°，切縫深度屯為l/6t l/3t，切縫寬度 Ii1為l/4t l/3t，其中t為焊接不銹鋼薄板的厚度； 7)按照上述第4)步工藝參數(shù)對(duì)背面進(jìn)行焊接；8)經(jīng)無損傷檢測合格后，即為成品。本發(fā)明的目的還可以這樣實(shí)現(xiàn)以氧氣作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I 115A，焊接速度V 110mm. mirT1，弧長L :4mm，活性保護(hù)氣體流量Q :14L. mirT1 ；每根焊條長度Ll焊接出的焊縫長度L控制在0. 75L1 ^ L ^ Ll 范圍內(nèi)；以二氧化碳與氬氣的混合氣體作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I :125A，焊接速度V :125mm. mirT1，弧長L :4mm，活性保護(hù)氣體流量Q :14L. mirT1 ；每根焊條長度Ll焊接出的焊縫長度L控制在0. 75L1 < L < Ll范圍內(nèi)；以二氧化碳與氬氣的混合氣體作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I 120A，焊接速度V :120mm. mirT1，弧長L :4mm，活性保護(hù)氣體流量Q :14L. mirT1 ；每根焊條長度Ll焊接出的焊縫長度L控制在0. 75L1 < L < Ll范圍內(nèi)；本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過對(duì)多種形式坡口加工、工藝參數(shù)選擇，并在焊接過程中，對(duì)焊接預(yù)熱溫度進(jìn)行合理的控制，增加隨焊冷卻U形管輔助裝置，達(dá)到控制裂紋產(chǎn)生的目的。本發(fā)明焊接方法能夠滿足批量生產(chǎn)，焊接質(zhì)量達(dá)到產(chǎn)品設(shè)定的技術(shù)要求。檢測結(jié)果表明，直焊縫在同一表面ail內(nèi)目測焊縫，無明顯高度差、寬度差、S彎和明顯的搭接痕， 進(jìn)一步工具檢測焊縫寬度差不大于2mm。經(jīng)無損探傷測試儀檢測未發(fā)現(xiàn)焊縫裂紋。


圖1不銹鋼薄板對(duì)焊正面坡口加工示意2不銹鋼薄板對(duì)焊背面坡口加工示意3 U形冷卻管結(jié)構(gòu)示意4焊接裂紋顯微照片
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例1某產(chǎn)品以厚度為6mm，長度在1. 5 1. 8m的不銹鋼板(材質(zhì)304L)焊接而成的槽體，其角焊縫長度為2. ail。槽體內(nèi)設(shè)置多塊筋板，兩端設(shè)置法蘭盤或插接框等，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。不銹鋼箱體所需鋼板最大長度可達(dá)6m，高度為2. 2m，需要采用大量的直焊縫和角焊縫， 因?yàn)樵诠ぷ鳡顟B(tài)槽體內(nèi)盛裝有高溫堿性介質(zhì)，對(duì)焊接的密閉性有較高的要求。采用以下步驟和工藝參數(shù)制作1)在待焊接一不銹鋼薄板上加工出坡口，坡口切角α為15°，未切厚度d為 l/3t，待焊接另一不銹鋼薄板保持與其之間的間隙h為l/3t，其中t為焊接不銹鋼薄板的厚
4度；2)用焊接酮擦拭待焊接不銹鋼薄板加工表面，將表面的油污去除；預(yù)熱焊接處至 80 120°C ；3)將待兩焊接不銹鋼薄板拼接后每間隔IOOmm進(jìn)行點(diǎn)焊接連接，保持兩焊接薄板位置固定，保持二者之間的間隙均勻；4)以氧氣作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I :115A，焊接速度ν :110mm. mirT1，弧長L :4mm，活性保護(hù)氣體流量Q 14L. mirT1 ；每根焊條長度Ll焊接出的焊縫長度L控制在0. 75L1 < L < Ll范圍內(nèi)；5)焊接過程中，將內(nèi)注冷卻水的U形銅管掛于焊縫兩側(cè)，起到隨焊隨加速冷卻焊縫作用；6)將一面焊接后，翻轉(zhuǎn)過來將背面產(chǎn)生焊渣等打磨清理；然后在焊縫處加工坡口，坡口參數(shù)為背面坡口切角、為15°，切縫深度屯為l/6t，切縫寬度、為l/4t，其中 t為焊接不銹鋼薄板的厚度；7)按照上述第4)步工藝參數(shù)對(duì)背面進(jìn)行焊接；8)經(jīng)無損傷檢測合格后，即為成品。焊后檢測結(jié)果經(jīng)無損探傷測試儀檢測未發(fā)現(xiàn)焊縫裂紋，焊縫公差尺寸指標(biāo)合格。實(shí)施例2產(chǎn)品類型同實(shí)施例1，不銹鋼薄板材質(zhì)304L，厚度為8mm，焊接長度為6m，高度為
2. 2mο采用以下步驟和工藝參數(shù)制作1)在待焊接一不銹鋼薄板上加工出坡口，坡口切角α為30°，未切厚度d為 l/2t，待焊接另一不銹鋼薄板保持與其之間的間隙h為l/2t，其中t為焊接不銹鋼薄板的厚度；2)用焊接酮擦拭待焊接不銹鋼薄板加工表面，將表面的油污去除；預(yù)熱焊接處至 80 120°C ；3)將待兩焊接不銹鋼薄板拼接后每間隔IOOmm進(jìn)行點(diǎn)焊接連接，保持兩焊接薄板位置固定，保持二者之間的間隙均勻；4)以二氧化碳與氬氣的混合氣體作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I :125A，焊接速度ν :125mm. mirT1，弧長L :4mm，活性保護(hù)氣體流量Q 14L. mirT1 ；每根焊條長度Ll焊接出的焊縫長度L控制在0. 75L1 < L < Ll范圍內(nèi)；5)焊接過程中，將內(nèi)注冷卻水的U形銅管掛于焊縫兩側(cè)，起到隨焊隨加速冷卻焊縫作用；6)將一面焊接后，翻轉(zhuǎn)過來將背面產(chǎn)生焊渣等打磨清理；然后在焊縫處加工坡口，坡口參數(shù)為背面坡口切角、為30°，切縫深度屯為l/3t，切縫寬度、為l/3t，其中 t為焊接不銹鋼薄板的厚度；7)按照上述第4)步工藝參數(shù)對(duì)背面進(jìn)行焊接；8)經(jīng)無損傷檢測合格后，即為成品。焊后檢測結(jié)果經(jīng)無損探傷測試儀檢測未發(fā)現(xiàn)焊縫裂紋，焊縫公差尺寸指標(biāo)合格。實(shí)施例3
產(chǎn)品類型同實(shí)施例1，不銹鋼薄板材質(zhì)304L，厚度為6mm，焊接長度為6m，高度為
2. 2mο采用以下步驟和工藝參數(shù)制作1)在待焊接一不銹鋼薄板上加工出坡口，坡口切角α為20°，未切厚度d為 l/3t，待焊接另一不銹鋼薄板保持與其之間的間隙h為l/3t，其中t為焊接不銹鋼薄板的厚度；2)用焊接酮擦拭待焊接不銹鋼薄板加工表面，將表面的油污去除；預(yù)熱焊接處至 80 120°C ；3)將待兩焊接不銹鋼薄板拼接后每間隔IOOmm進(jìn)行點(diǎn)焊接連接，保持兩焊接薄板位置固定，保持二者之間的間隙均勻；4)以氧氣或二氧化碳與氬氣的混合氣體作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I :120A，焊接速度ν :115mm. mirT1，弧長L :4mm，活性保護(hù)氣體流量Q :14L. mirT1 ；每根焊條長度Ll焊接出的焊縫長度L控制在0. 75L1 ^ L ^ Ll 范圍內(nèi)；5)焊接過程中，將內(nèi)注冷卻水的U形銅管掛于焊縫兩側(cè)，起到隨焊隨加速冷卻焊縫作用；6)將一面焊接后，翻轉(zhuǎn)過來將背面產(chǎn)生焊渣等打磨清理；然后在焊縫處加工坡口，坡口參數(shù)為背面坡口切角、為20°，切縫深度屯為l/3t，切縫寬度、為l/3t，其中 t為焊接不銹鋼薄板的厚度；7)按照上述第4)步工藝參數(shù)對(duì)背面進(jìn)行焊接；8)經(jīng)無損傷檢測合格后，即為成品。焊后檢測結(jié)果經(jīng)無損探傷測試儀檢測未發(fā)現(xiàn)焊縫裂紋，焊縫公差尺寸指標(biāo)合格。
權(quán)利要求
1.一種防止產(chǎn)生焊縫裂紋的不銹鋼薄板的焊接方法，其特征在于采用以下步驟和工藝參數(shù)制作1)在待焊接一不銹鋼薄板上加工出坡口，坡口切角α為15° 30°，未切厚度d為 l/3t l/2t，待焊接另一不銹鋼薄板保持與其之間的間隙h為l/3t l/2t，其中t為焊接不銹鋼薄板的厚度；2)用焊接酮擦拭待焊接不銹鋼薄板加工表面，將表面的油污去除；預(yù)熱焊接處至80 120 0C ；3)將待兩焊接不銹鋼薄板拼接后每間隔IOOmm進(jìn)行點(diǎn)焊接連接，保持兩焊接薄板位置固定，保持二者之間的間隙均勻；4)以氧氣或二氧化碳與氬氣的混合氣體作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I :115 125々，焊接速度￥:110 125mm. mirT1，弧長L :4mm,活性保護(hù)氣體流量Q :14L. mirT1 ；每根焊條長度Ll焊接出的焊縫長度L控制在 0. 75L1 ^ L ^ Ll 范圍內(nèi)；5)焊接過程中，將內(nèi)注冷卻水的U形銅管掛于焊縫兩側(cè)，起到隨焊隨加速冷卻焊縫作用；6)將一面焊接后，翻轉(zhuǎn)過來將背面產(chǎn)生焊渣等打磨清理；然后在焊縫處加工坡口，坡口參數(shù)為背面坡口切角、為15° 30°，切縫深度屯為l/6t l/3t，切縫寬度、為 l/4t l/3t，其中t為焊接不銹鋼薄板的厚度；7)按照上述第4)步工藝參數(shù)對(duì)背面進(jìn)行焊接；8)經(jīng)無損傷檢測合格后，即為成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止產(chǎn)生焊縫裂紋的不銹鋼薄板的焊接方法，其特征在于 以氧氣作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I 115A，焊接速度ν :110mm. mirT1，弧長L :4_，活性保護(hù)氣體流量Q :14L. mirT1 ；每根焊條長度 Ll焊接出的焊縫長度L控制在0. 75L1 < L < Ll范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防止產(chǎn)生焊縫裂紋的不銹鋼薄板的焊接方法，其特征在于 以二氧化碳與氬氣的混合氣體作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I :125A，焊接速度ν =USnmmirr1,弧長L :4mm，活性保護(hù)氣體流量Q 14L. mirT1 ；每根焊條長度Ll焊接出的焊縫長度L控制在0. 75L1 < L < Ll范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不銹鋼薄板的焊接方法，其特征在于以二氧化碳與氬氣的混合氣體作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I 120A，焊接速度ν :120mm. mirT1，弧長L :4mm，活性保護(hù)氣體流量Q :14L. mirT1 ；每根焊條長度 Ll焊接出的焊縫長度L控制在0. 75L1 < L < Ll范圍內(nèi)。
全文摘要
一種防止產(chǎn)生焊縫裂紋的不銹鋼薄板的焊接方法，首先預(yù)熱焊接處至80～120℃；采用適中的電流鎢極電弧將需要焊接的焊道表面熔化，以氧氣或二氧化碳與氬氣的混合氣體作為活性保護(hù)氣體，在熔池形成后按以下設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接，焊接電流I115～125A，焊接速度v110～125mm.min-1，弧長L4mm，活性保護(hù)氣體流量Q14L.min-1；每根焊條長度L1焊接出的焊縫長度L控制在0.75L1≤L≤L1范圍內(nèi)；焊接過程中，將內(nèi)注冷卻水的U形銅管掛于焊縫兩側(cè)，起到隨焊隨加速冷卻焊縫作用。本發(fā)明通過對(duì)焊接預(yù)熱溫度的控制，并增加隨焊冷卻輔助裝置，以達(dá)到控制裂紋產(chǎn)生的目的。
文檔編號(hào)B23K9/167GK102357718SQ201110310220
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者崔海燕, 蒲存虎, 趙麗琴, 連廣東 申請(qǐng)人:河北首鋼燕郊機(jī)械有限責(zé)任公司