本發(fā)明屬于焊接工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種針對(duì)板厚在3mm以下的不銹鋼薄板的焊接方法。

　　背景技術(shù)

　　在不銹鋼焊接過(guò)程中，由于線膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱率低，會(huì)導(dǎo)致焊接變形、高溫氧化、應(yīng)力集中、耐蝕性降低等問(wèn)題出現(xiàn)。對(duì)于不銹鋼薄板的焊接，這些問(wèn)題因板厚的降低而更加突出，使得焊接難度增加，焊縫質(zhì)量大大降低。

　　現(xiàn)有的不銹鋼薄板焊接工藝有下述兩種：

　　1、焊條電弧焊：不銹鋼薄板采用焊條電弧焊進(jìn)行焊接時(shí)，選用直徑為2.5mm及以下規(guī)格的焊條進(jìn)行焊接，依靠渣氣聯(lián)合保護(hù)，焊縫能夠得到良好保護(hù)，避免過(guò)度氧化。操作過(guò)程中要保證適當(dāng)?shù)慕M對(duì)間隙，采用小電流，避免擊穿焊縫，同時(shí)在焊縫接頭處打磨干凈，避免夾渣。但是電流太小會(huì)導(dǎo)致焊條藥皮無(wú)法完全融化，且容易粘焊條，導(dǎo)致焊縫夾渣氣孔較多；電弧不集中，熱輸入量大，導(dǎo)致變形大、內(nèi)應(yīng)力大；焊前組對(duì)、焊中打磨要消耗大量的人力、時(shí)間，長(zhǎng)期使用會(huì)大大增加焊接成本，而且焊縫成形較差，焊接質(zhì)量難以得到保證。

　　2、常規(guī)工藝鎢極氬弧焊：采用鎢極氬弧焊對(duì)不銹鋼薄板進(jìn)行焊接時(shí)，選用直徑為2.4mm的實(shí)芯焊絲，利用直流正接電源，采取常規(guī)工藝措施，焊縫能夠成形良好。但是焊縫處熱源集中，薄板散熱差，導(dǎo)致焊縫處溫度較高，氧化嚴(yán)重，易形成藍(lán)紫色甚至灰黑色焊縫，大大降低了焊縫質(zhì)量，耐蝕性能也降低。

　　不銹鋼線膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱系數(shù)小，對(duì)于薄板的焊接，如果選用的工藝不合理，會(huì)使得焊縫升溫速率極快，焊縫很容易氧化過(guò)燒，組織力學(xué)性能和耐蝕性降低，焊接變形、應(yīng)力大。

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

　　針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種不銹鋼薄板的焊接方法，該方法對(duì)現(xiàn)有的鎢極氬弧焊工藝進(jìn)行徹底改進(jìn)，成為3mm以下不銹鋼薄板焊接的最佳工藝，該方法可確保薄板焊接質(zhì)量，得到未被氧化的銀白色焊縫，保證焊縫的力學(xué)性能和耐蝕性，減少焊接變形與應(yīng)力，有效降低焊接成本和作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，便于推廣應(yīng)用。

　　為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

　　不銹鋼薄板的焊接方法，其特征在于它包括以下步驟：

　　a、焊前準(zhǔn)備

　　（1）對(duì)不銹鋼薄板母材表面油污、氧化膜及雜質(zhì)進(jìn)行清理；

　　（2）將兩塊需焊接的母材進(jìn)行對(duì)口裝配，坡口形狀為i型坡口，組對(duì)間隙為0mm；

　　（3）對(duì)兩塊母材進(jìn)行點(diǎn)固焊處理；點(diǎn)固焊時(shí)焊機(jī)電源極性采用直流正接，焊接手法采用斷弧法操作，焊接電流為90-100a，焊接電壓為10-14v，焊接速度為8-10cm/min，點(diǎn)固數(shù)量不少于2個(gè)，單個(gè)點(diǎn)固長(zhǎng)度≤15mm；

　　（4）將氣體背保護(hù)裝置固定安裝在點(diǎn)固好的母材背面，并通入氬氣；

　　（5）對(duì)焊縫兩側(cè)50mm范圍內(nèi)的母材進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為40-60°；

　　b、焊機(jī)及焊槍準(zhǔn)備

　　（1）將氬弧焊機(jī)轉(zhuǎn)換到直流氬弧脈沖模式，極性為正接，基值電流為28-33a，峰值電流為60-70a，占空比為50%，脈沖頻率為0.8；起弧時(shí)初始電流為30a，熄弧時(shí)維弧電流為20a，上坡時(shí)間為0s，下坡時(shí)間為1s，前氣時(shí)間為1s，延氣時(shí)間為15s；

　　（2）氬弧焊槍采用12-14號(hào)噴嘴，采用圓錐形鎢極，直徑為1.5-2.5mm，鎢極伸出長(zhǎng)度為10-12mm；氬氣瓶用于焊接的氬氣流量為30l/min，用于背保護(hù)的氬氣流量為15l/min；

　　c、焊接

　　（1）焊絲選用不銹鋼實(shí)芯多股復(fù)合焊絲，直徑為2.4mm以下；

　　（2）焊槍與焊縫角度為80-90°，焊絲與焊縫角度為0-10°；

　　（3）焊接過(guò)程中，焊接速度為13-16cm/min，焊接電壓為12-16v，操作手法采用長(zhǎng)弧法連續(xù)焊；

　　（4）完成焊接。

　　所述步驟a-（1）中，用有機(jī)溶劑將二塊需焊接母材進(jìn)行擦拭清洗，去除表面油污；用鋼絲刷或電動(dòng)銑刀對(duì)母材相對(duì)側(cè)50mm范圍內(nèi)進(jìn)行清理，去除氧化膜和雜質(zhì)。

　　所述步驟a-（3）中，點(diǎn)固焊熔深≤0.8mm。

　　所述步驟a-（5）中，預(yù)熱采用氧-乙炔中性焰進(jìn)行加熱。

　　所述步驟b-（2）中，氬弧焊機(jī)的鎢極采用鈰鎢極。

　　所述步驟c-（1）中，2-3mm厚的母材采用φ2.4mm的焊絲，2mm以下厚的母材采用φ2.0mm、φ1.6mm或φ1.2mm的焊絲。

　　本發(fā)明的有益效果為：

　　1、該方法對(duì)現(xiàn)有的鎢極氬弧焊工藝進(jìn)行徹底改進(jìn)，成為3mm以下不銹鋼薄板焊接的最佳工藝，該方法可確保薄板焊接質(zhì)量，得到未被氧化的銀白色焊縫，保證焊縫的力學(xué)性能和耐蝕性，減少焊接變形與應(yīng)力，有效降低焊接成本和作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，便于推廣應(yīng)用。

　　2、該方法與焊條電弧焊相比，不需要組對(duì)間隙，減少焊材消耗量，節(jié)約成本；焊接操作非常簡(jiǎn)單，焊縫成形良好，焊接缺陷大大減小，對(duì)焊工水平要求不高；熱輸入量少，焊接應(yīng)力小，變形小，焊接過(guò)程不需要打磨，大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度，焊接效率相對(duì)與焊條電弧焊能夠提升一倍。

　　3、該方法與普通工藝鎢極氬弧焊相比，通過(guò)研究出的最佳參數(shù)和工藝能夠大大降低熱輸入量，減少線能量，焊接過(guò)程中焊縫保護(hù)良好，降低了焊縫溫度，防止高溫氧化，得到的組織晶粒細(xì)小，力學(xué)性能能夠大大提高，同時(shí)耐蝕性也能得到保證。由于焊接速度的提高直接導(dǎo)致效率加大，節(jié)約人工費(fèi)用。

　　附圖說(shuō)明

　　圖1為實(shí)施例二中母材與氣體背保護(hù)裝置的示意圖。

　　圖中：1、保護(hù)裝置基體；2、氬氣凹槽；3、母材。

　　具體實(shí)施方式

　　為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說(shuō)明（如圖1所示）。

　　實(shí)施例一

　　一種不銹鋼薄板的焊接方法，它包括以下步驟：

　　a、焊前準(zhǔn)備

　　（1）對(duì)不銹鋼薄板母材表面油污、氧化膜及雜質(zhì)進(jìn)行清理。用（丙酮或四氯化碳等）有機(jī)溶劑將二塊需焊接母材進(jìn)行擦拭清洗，去除表面油污；用鋼絲刷或電動(dòng)銑刀對(duì)母材相對(duì)側(cè)50mm范圍內(nèi)進(jìn)行清理，去除氧化膜和雜質(zhì)（直至露出金屬光澤）。

　　（2）將兩塊需焊接的母材進(jìn)行對(duì)口裝配，坡口形狀為i型坡口，組對(duì)間隙為0mm（并保證被焊接部位無(wú)錯(cuò)邊，邊緣15mm范圍內(nèi)無(wú)缺陷）；組對(duì)間隙為0mm能夠節(jié)約焊材，提高焊接速度和效率，減少熱輸入量，同時(shí)減少需要保護(hù)的焊縫面積，使焊縫保護(hù)更佳，降低焊縫溫度，防止氧化。

　　（3）對(duì)兩塊母材進(jìn)行點(diǎn)固焊處理（點(diǎn)固焊的焊接材料、操作手法、焊接工藝與正式焊接相同）；點(diǎn)固焊時(shí)焊機(jī)電源極性采用直流正接，焊接手法采用斷弧法操作（二步操作），焊接電流為90-100a，焊接電壓為10-14v，焊接速度為8-10cm/min，點(diǎn)固數(shù)量不少于2個(gè)（根據(jù)母材長(zhǎng)度而定），單個(gè)點(diǎn)固長(zhǎng)度≤15mm。點(diǎn)固焊過(guò)程中不需要進(jìn)行背面氣體保護(hù)，點(diǎn)固焊熔深≤0.8mm，不加焊絲點(diǎn)固，點(diǎn)固焊縫不進(jìn)行任何處理，點(diǎn)固具體數(shù)量根據(jù)母材長(zhǎng)度而定。

　　（4）將氣體背保護(hù)裝置固定安裝在點(diǎn)固好的母材背面，并通入氬氣。點(diǎn)固完成后正式焊接前氣體背保護(hù)裝置安裝完成，并在排除內(nèi)部空氣后進(jìn)行堵塞，堵塞處流出一點(diǎn)間隙便于氣體排出，保證內(nèi)部氣體流通，加快冷卻母材焊縫。

　　（5）對(duì)焊縫兩側(cè)50mm范圍內(nèi)的母材采用氧-乙炔中性焰進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為40-60°（去除表面濕氣，防止焊縫出現(xiàn)氣孔）。

　　b、焊機(jī)及焊槍準(zhǔn)備

　　（1）將氬弧焊機(jī)轉(zhuǎn)換到直流氬弧脈沖模式，極性為正接，基值電流為28-33a，峰值電流為60-70a，占空比為50%，脈沖頻率為0.8；起弧時(shí)初始電流為30a，熄弧時(shí)維弧電流為20a，上坡時(shí)間為0s，下坡時(shí)間為1s，前氣時(shí)間為1s，延氣時(shí)間為15s。采用脈沖模式以及上述各參數(shù)的設(shè)置都是為減少熱輸入量，降低焊縫溫度，防止高溫氧化，同時(shí)脈沖電流能夠有效攪動(dòng)熔池，防止氣孔產(chǎn)生。前氣時(shí)間1s能夠排除開(kāi)始焊接處空氣，起到良好保護(hù)作用，焊接收弧時(shí)采用二步操作，反復(fù)熄弧填滿弧坑，防止弧坑裂紋，同時(shí)延氣時(shí)間15s，形成良好保護(hù)，降低焊縫溫度。

　　（2）氬弧焊槍采用12-14號(hào)噴嘴，采用圓錐形鎢極（采用鈰鎢極），直徑為1.5-2.5mm，鎢極伸出長(zhǎng)度為10-12mm；氬氣瓶用于焊接的氬氣流量為30l/min，用于背保護(hù)的氬氣流量為15l/min（氬氣純度≥99.99%）。采用大號(hào)噴嘴，加大氬氣流量，是為了形成面積更大的焊縫保護(hù)圈，對(duì)于剛剛凝固的焊縫予以繼續(xù)保護(hù)，同時(shí)利用氣流加快冷卻速度，防止高溫氧化。圓錐形鎢極便于集中熱源，減少熔池范圍，減少變形與內(nèi)應(yīng)力。

　　c、焊接

　　（1）焊絲選用不銹鋼實(shí)芯多股復(fù)合焊絲（所述不銹鋼實(shí)芯多股復(fù)合焊絲選用江蘇聯(lián)捷焊業(yè)科技有限公司產(chǎn)品），直徑為2.4mm以下。2-3mm厚的母材采用φ2.4mm的焊絲，2mm以下厚的母材采用φ2.0mm、φ1.6mm或φ1.2mm的焊絲。選用江蘇聯(lián)捷焊業(yè)科技有限公司的多股復(fù)合焊絲代替?zhèn)鹘y(tǒng)焊絲，能夠減少熱輸入量，提高焊接速度，降低焊縫溫度，防止高溫氧化。

　　（2）焊槍與焊縫角度為80-90°，焊絲與焊縫角度為0-10°。焊槍角度80-90°能夠提高電弧挺度，集中熱源，防止變形與焊接應(yīng)力，焊絲角度0-10°能夠使焊絲和熔滴保護(hù)良好，防止污染，減少熔池缺陷。

　　（3）焊接過(guò)程中，焊接速度為13-16cm/min，焊接電壓為12-16v，操作手法采用長(zhǎng)弧法連續(xù)焊（四步操作）。

　　（4）完成焊接。

　　在上述步驟完成后，對(duì)焊接試樣進(jìn)行了外觀檢查、射線檢測(cè)、力學(xué)試驗(yàn)：焊縫成形良好，呈現(xiàn)銀白色焊縫，表面及根部焊縫未被氧化；rt拍片未見(jiàn)缺陷；力學(xué)性能符合asme鍋爐及壓力容器規(guī)范第ix卷合格要求。

　　實(shí)施例二

　　如圖1所示，本實(shí)施例將對(duì)一對(duì)規(guī)格為400×200×2mm的304不銹鋼板進(jìn)行對(duì)接焊，其焊接工藝包括下述步驟：

　　a、用丙酮將兩塊母材3進(jìn)行徹底擦拭，去除機(jī)加工時(shí)附著于表面的油污；然后用不銹鋼絲刷對(duì)i型坡口二側(cè)50mm范圍進(jìn)行清理，去除氧化膜和其他雜質(zhì)，直至露出金屬光澤，避免因雜質(zhì)污染熔池使得焊接過(guò)程中出現(xiàn)夾雜、氣孔等缺陷。

　　b、將清理過(guò)的母材3放在焊接平臺(tái)上進(jìn)行組對(duì)，不留間隙，并確保i型坡口無(wú)錯(cuò)邊，i型坡口邊緣15mm范圍內(nèi)母材3表面無(wú)任何加工缺陷。

　　c、將焊機(jī)調(diào)至“氬弧點(diǎn)焊”，焊接電流調(diào)至96a，焊接電壓調(diào)至13v，電源極性為直流正接，采用斷弧操作（二步操作）手法進(jìn)行點(diǎn)固焊，焊接速度為8-10cm/min，其他工藝參數(shù)與正式焊接一致。點(diǎn)固數(shù)量為兩個(gè)，位置為母材3二端，點(diǎn)固長(zhǎng)度≤15mm，點(diǎn)固焊熔深為0.6-0.8mm，不加絲點(diǎn)固。所用焊機(jī)為北京時(shí)代科技股份有限公司生產(chǎn)，型號(hào)為手工直流弧焊機(jī)zx7-315。

　　d、將氣體背保護(hù)裝置的保護(hù)裝置基體1清理干凈，避免污染母材3。將點(diǎn)固好的母材3放在保護(hù)裝置基體1上，確保i型坡口與圖1中氬氣凹槽2的中心線位于同一垂直平面內(nèi)，然后用f鉗等夾持裝置將母材3固定在保護(hù)裝置基體1上。將連接氬氣瓶的黃銅碰嘴插入氬氣凹槽2的一端，待排除中間的空氣后，用木塞塞住氬氣凹槽2的另外一個(gè)端頭，堵塞處流出一點(diǎn)間隙便于氣體排出，保證內(nèi)部氣體流通，加快冷卻母材焊縫，使根部焊縫質(zhì)量良好。

　　e、將焊機(jī)轉(zhuǎn)換到“氬弧脈沖”模式，極性為直流正接，調(diào)節(jié)各參數(shù)如下：基值電流為30a，峰值電流為68a，占空比為50%，脈沖頻率為0.8，起弧時(shí)初始電流為30a，熄弧時(shí)維弧電流為20a，上坡時(shí)間為0s，下坡時(shí)間為1s，前氣時(shí)間為1s，延氣時(shí)間為15s。

　　f、氬弧焊槍裝上12號(hào)噴嘴，采用鈰鎢極，并削磨成圓錐形，直徑為2.5mm，鎢極伸出長(zhǎng)度為10-12mm。將用于焊接的氬氣瓶流量調(diào)節(jié)為30l/min，用于背保護(hù)的氬氣瓶流量調(diào)節(jié)為15l/min，采用高純氬氣，純度≥99.999%。

　　g、采用氧-乙炔中性焰對(duì)i型坡口兩側(cè)50mm范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度為50-60°，去除母材3表面濕氣，防止焊縫中出現(xiàn)氫致氣孔缺陷。打開(kāi)兩瓶氬氣閥門(mén)，進(jìn)行正式焊接。焊接過(guò)程中焊槍與焊縫角度為80-90°，焊絲與焊縫角度為0-10°，進(jìn)行直線焊接，不擺動(dòng)，采用左焊法，焊接速度為13-16cm/min，焊接電壓為12-16v；操作上采用長(zhǎng)弧連續(xù)焊（四步操作）。焊接收弧時(shí)采用二步操作，反復(fù)熄弧填滿弧坑，防止弧坑裂紋，同時(shí)延氣時(shí)間15s，延長(zhǎng)保護(hù)環(huán)境的時(shí)間，形成良好焊后保護(hù)，降低焊縫溫度，避免收弧處焊縫產(chǎn)生氣孔、縮孔等缺陷。

　　其中焊絲采用“江蘇聯(lián)捷焊業(yè)科技有限公司”的氣保不銹鋼實(shí)芯多股復(fù)合焊絲，牌號(hào)為tp-ws308l，直徑為2.4mm。

　　h、完成上述步驟后，進(jìn)行外觀檢查、射線檢測(cè)、力學(xué)性能試驗(yàn)，合格標(biāo)準(zhǔn)參照asme鍋爐及壓力容器規(guī)范第ix卷規(guī)范要求。

　　外觀檢查：焊縫成形良好，呈銀白色焊縫，無(wú)明顯氧化現(xiàn)象，無(wú)咬邊，余高等符合規(guī)范要求。

　　射線檢測(cè)：對(duì)焊縫進(jìn)行rt檢測(cè)，合格，內(nèi)部無(wú)缺陷。

　　力學(xué)性能檢測(cè)：拉伸試驗(yàn)平均抗拉強(qiáng)度641mpa，大于485mpa，滿足使用要求；彎曲試驗(yàn)中二個(gè)背彎，二個(gè)面彎經(jīng)過(guò)180°彎曲，無(wú)裂紋，焊接接頭具有良好的塑性和韌性；硬度試驗(yàn)（hv10）焊縫平均硬度值為186，熔合區(qū)硬度略低于焊縫，符合要求。晶間腐蝕試驗(yàn)中二個(gè)試樣無(wú)晶間腐蝕跡象，耐蝕性正常。

　　以上說(shuō)明僅為本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。

　　技術(shù)特征：

　　技術(shù)總結(jié)

　　本發(fā)明涉及一種不銹鋼薄板的焊接方法，包括以下步驟：A、焊前準(zhǔn)備；（1）對(duì)不銹鋼薄板母材表面油污、氧化膜及雜質(zhì)進(jìn)行清理；（2）將兩塊需焊接的母材進(jìn)行對(duì)口裝配；（3）對(duì)兩塊母材進(jìn)行點(diǎn)固焊處理；（4）將氣體背保護(hù)裝置固定安裝在點(diǎn)固好的母材背面；（5）對(duì)焊縫兩側(cè)50mm范圍內(nèi)的母材進(jìn)行預(yù)熱；B、焊機(jī)及焊槍準(zhǔn)備；（1）將氬弧焊機(jī)轉(zhuǎn)換到直流氬弧脈沖模式；（2）氬弧焊槍采用12?14號(hào)噴嘴；C、焊接；（1）焊絲選用不銹鋼實(shí)芯多股復(fù)合焊絲；（2）焊槍與焊縫角度為80?90°，焊絲與焊縫角度為0?10°；（3）操作手法采用長(zhǎng)弧法連續(xù)焊；（4）完成焊接。該方法可確保薄板焊接質(zhì)量，保證焊縫的力學(xué)性能和耐蝕性，減少焊接變形與應(yīng)力。

　　技術(shù)研發(fā)人員：閔曉峰;莫芝林;趙宗合;白曉良;吳勇剛

　　受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢一冶鋼結(jié)構(gòu)有限責(zé)任公司

　　技術(shù)研發(fā)日：2018.06.30

　　技術(shù)公布日：2018.11.16