[发明专利]一种双相不锈钢的堆焊焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双相不锈钢堆焊焊接方法，特别涉及一种用于对升船机导向轮的双相不锈钢堆焊方法，属于焊接技术领域。

背景技术

双相不锈钢是以铁素体和奥氏体为基体的合金材料，在其金属微观组织中，铁素体和奥氏体比例各占50%，故称之为双相不锈钢。与普通不锈钢相比，双相不锈钢的强度高、韧性好、综合力学优良，以及抗腐蚀性强，特别是在介质环境较为恶劣（如Cl-含量较高）的条件下，双相不锈钢的抗点蚀、抗隙蚀、抗应力腐蚀以及抗腐蚀疲劳性能均明显优于普通不锈钢，因而在石油、化工、船舶等领域，已越来越广泛采用在工件表面堆焊一层双相不锈钢的方法，来提高工件的力学性能和抗腐蚀性。

双相不锈钢的铁素体和奥氏体两种金相组织在一定温度下可相互转换，而其相比例改变将导致其综合力学性能发生改变，因而双相不锈钢脆性相的析出要比奥氏体不锈钢更加敏感。双相不锈钢的焊接温度和焊后热处理温度过高或过低，都将直接导致双相不锈钢的脆性增加，一方面加剧堆焊层的开裂，使堆焊开裂的这一质量通病更加难以克服，另一方面，脆性增加直接导致韧性和抗腐蚀性能的降低，从而失去双相不锈钢韧性好、耐腐蚀性强的优点。因此，双相不锈钢堆焊必须严格控制焊接温度和焊后热处理温度，以及相关焊接参数，包括：一是焊接温度和层间温度不能超过双相不锈钢的脆性转变温度，特别是层间温度需要时时监测并加以控制；二是焊后热处理消除应处理时，必须合理控制热处理温度和时间，避免因脆性相的析出导致韧性和耐腐蚀性，尤其是耐局部腐蚀性能的下降问题；三是合理设置焊接相关参数，包括焊接电流、电压、速度等，控制焊接线能量在合理范围，减少铁素体和奥氏体的转换，以保持双相不锈钢的合理相比例和综合力学性能。

作为三峡水利枢纽工程的主体设备之一的升船机，其导向轮由于承受较大荷载，且处于水体工作环境，需要具有较高的硬度、耐磨性和耐蚀性，因而通常在导向轮的环形表面堆焊一层双相不锈钢，其焊接方法通常采用药芯焊丝气体保护焊。现有技术对升船机导向轮的药芯焊丝气体保护焊，由于对焊接温度和温度、焊后热处理温度、热处理时间等相关焊接参数的选择不尽合理，使导向轮的双相不锈钢堆焊层极易产生冷裂纹、热裂纹、气孔和焊渣等工艺缺陷，并且存在堆焊层硬度过高、脆性大、可加工性能差等问题，严重影响升船机导向轮的使用。

发明内容

本发明针对现有双相不锈钢药芯焊丝气体保护焊存在的堆焊层易产生冷裂纹、热裂纹、气孔和焊渣等工艺缺陷，以及堆焊层硬度过高、脆性大、可加工性能差等缺陷与不足，提供一种双相不锈钢堆焊焊接方法，通过对焊接预热温度和层间温度、焊后热处理温度、热处理时间等焊接参数的合理选择，显著减少冷裂纹、热裂纹、气孔和焊渣等工艺缺陷，以及减小堆焊层硬度，提高其韧性及可加工性能，用于升船机导向轮的双相不锈钢堆焊，其各项性能指标完全满足导向轮的要求。

本发明为实现技术目的采用的技术方案是：

一种双相不锈钢的堆焊焊接方法，包括以下步骤：

A．对堆焊工件进行整体预热，预热温度为250～300℃，达到预热温度后保温0.8～1.2小时，工件厚度在40mm基础上每增加40mm、增加保温时间1小时；

B．对工件实施气体保护焊，保护气体为纯二氧化碳，焊接电流为180～220A，焊接电压为25～29V，焊接速度为350～450mm/min，层间温度为250～300℃；

C．焊接完成后，对工件进行退火热处理，热处理初始温度为200～300℃，逐步升至700～750℃后，保温1.8～2.5小时，堆焊厚度在10mm基础上、每增加10mm、增加保温时间2小时，工件厚度在40mm基础上、每增加40mm、增加保温时间1小时；

D．将退火热处理完成的工件在炉内冷却至150℃以下，然后出炉在空气中自然冷却至室温。

一种双相不锈钢的堆焊焊接方法，所述步骤B中，焊丝的干伸长度为15～25mm。

一种双相不锈钢的堆焊焊接方法，所述步骤B还包括B1：焊接时用测温仪测量焊接工件的层间温度，当层间温度低于250℃或高于300℃时，通过加热或冷却的方式调节至250～300℃之间。

一种对升船机导向轮的双相不锈钢的堆焊焊接方法，包括以下步骤：

A．对导向轮进行整体预热，预热温度为250～300℃，达到预热温度后保温0.8～1.2小时，工件厚度在40mm基础上每增加40mm、增加保温时间1小时；