[发明专利]不锈钢薄壁管环缝接头的焊接方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及不锈钢薄壁管焊接工程领域，特别是一种不锈钢薄壁管环焊缝接头的焊接方法及装置。

背景技术

不锈钢薄壁管在冶金、化工、食品、航天、航空、核工业等领域中应用广泛，其厚度一般小于3mm。由于不锈钢线膨胀系数大、热导率小，加上薄壁管的壁厚较薄，不锈钢薄壁管特别是奥氏体不锈钢薄壁管，在采用普通非熔化极惰性气体保护焊接时，常常会出现焊接变形、焊接裂纹、气孔、夹杂、未焊透等缺陷，特别是在一些性能要求很高的航空航天、核工业领域是不允许出现这些缺陷的，因此必须花费大量的人力、物力和时间对每一条焊缝进行检测，反复根据原材料品质和焊接结构进行焊接工艺规范的调整，所以需要寻找一种简单实用可靠的方法或设备解决该问题，以提高生产效率。

中国专利ZL200510069264.3公开了“一种不锈钢复合钢管的焊接方法”，它主要用于解决复合钢管在使用通常的熔焊方法时容易产生气孔、裂纹等缺陷，同时提高焊接效率，降低焊接成本；其主要步骤依次包括：连接面加工清洗、涂装中间材料、组装夹紧、感应加热，使中间材料溶化，实现连接面液相扩散焊接；该方法是一种钎焊技术，两连接件不熔化，而是通过钎料熔化的液相扩散实现连接，其焊接接头性能有限，其工程应用范围受到局限。中国专利ZL00123310.6公开的“薄壁不锈钢焊接管的连接方法及实施该方法的连接部件”，该方法是在两根被粘接管的接口外设一个外套管，通过它与胶粘剂一起，将管子连接起来。为了施工和临时新开管线的需要，该发明中还设计了不等径连体管箍和T型异径箍式管接头，该方法是一种涂胶连接的方法，不是金属熔化焊接的技术，其胶接接头的强度与机械性能受到影响，其工程应用受到限制。

发明内容

针对现有焊接技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种减少焊接缺陷、特别是减少接头焊接裂纹的敏感性，降低成本，突破普通焊接技术不能满足接头性能要求，提高焊接质量的不锈钢薄壁管环缝接头的焊接方法。

本发明的另一目的是提供一种结构简单、使用方便的不锈钢薄壁管环缝接头的焊接装置。

本发明的目的是这样实现的：不锈钢薄壁管环缝接头的焊接方法，使用外加纵向电磁场的非熔化极脉冲惰性气体保护焊接技术，实现对不锈钢薄壁管环缝接头焊接；包括如下步骤：

1)清理焊接接头，去除氧化物、飞尘、油污和其他杂质，保持接头干净与干燥；

2)采用工件夹持及旋转机构对不锈钢薄壁管工件接头进行夹持，不锈钢薄壁管工件接头的两连接端面位于充满惰性气体的气室内，焊接接头匀速旋转；

3)采用外加纵向电磁场控制焊接电弧旋转，并对焊接熔池熔体进行电磁搅拌，改变焊接温度场分布，控制焊接接头的凝固过程，从而促成焊缝组织细化，减少偏析，降低焊接裂纹的敏感性，对不锈钢薄壁管工件接头进行环缝焊接。

所述的不锈钢薄壁管环缝接头的焊接方法，采用外加纵向双向交变脉冲磁场的非熔化极脉冲惰性气体保护焊接方式，实现不锈钢薄壁管环缝接头熔深精确控制、无焊接裂纹的非熔化极脉冲惰性气体保护焊接。

所述的不锈钢薄壁管环缝接头的焊接方法，采用外加纵向双向交变脉冲磁场的非熔化极脉冲惰性气体保护焊接方式，实现不锈钢薄壁管环缝接头、镐及其合金薄壁管环缝接头、镁及其合金薄壁管环缝接头、铝及其合金薄壁管环缝接头、钛及其合金熔薄壁管环缝接头的非熔化极脉冲惰性气体保护焊接。

所述的不锈钢薄壁管环缝接头的焊接方法，所述外加纵向双向交变脉冲磁场的非熔化极脉冲惰性气体保护焊接工艺中，脉冲峰值焊接电流：20～120A，脉冲基值焊接电流：1～20A，脉冲频率：1～50Hz，脉冲持续时间：0.02～0.8s，；励磁电流：1～15A，励磁频率：4～20Hz；钨极直径：0.8～4.0mm，薄壁件厚度：0.1～3mm，保护气体流量：5～40L/min，焊接速度：2～20cm/min。

实现所述焊接方法的不锈钢薄壁管环缝接头的焊接装置，其特征在于，包括工件夹持及旋转机构、顶尖、焊炬系统、气室、焊接电源和励磁设备，所述励磁设备包括励磁线圈和励磁电源，励磁线圈在气室内，位于被焊接工件接头焊接部位的上方，励磁线圈固定于焊炬系统上；励磁线圈与焊炬系统相连且同轴；励磁线圈产生与焊炬同轴的外加纵向电磁搅拌磁场；

或者励磁线圈在气室内，位于被焊接工件接头焊接部位的下方，励磁线圈固定于气室的下底面；励磁线圈与焊炬系统同轴；电磁搅拌励磁线圈产生与焊炬同轴的外加纵向电磁搅拌磁场；