[发明专利]一种不锈钢与碳钢窄间隙气保焊接工艺

说明书

本发明涉及异种钢窄间隙焊接工艺，尤其涉及一种不锈钢与碳钢窄间隙气保焊接工艺。适用于厚度30～200mm的不锈钢与厚度30～200mm的碳钢之间的连接，具体包含如下步骤：当厚度在100mm以下时选择I型或U型坡口，当厚度在100～200mm时选择双面U型坡口；选择不锈钢实芯或药芯气保焊丝；打底焊接线能量不超过20KJ，填充线能量不超过30KJ，焊接电流范围为100～350A，电压为18～30V，焊接速度为200～350mm/min，摆动角度范围为0～180°，侧壁停留时间为0～0.8s；控制焊接过程中的层间温度，不超过200℃；在双面焊接时，焊接1～4道次时翻面焊接；在最后三道或四道焊接时，增加外置气体保护罩进行焊接。实现焊接质量优于传统焊接方法，焊接接头应力得到有效控制，焊接效率大幅提高，焊接成本大幅降低。

技术领域

本发明涉及异种钢窄间隙焊接工艺，尤其涉及一种不锈钢与碳钢窄间隙气保焊接工艺。

背景技术

随着现代工业日趋大型化，厚板、超厚板结构的应用越来越广泛。国内针大厚度钢铁材料焊接方法依然以手工电弧焊(SMAW)、药芯焊丝电弧焊(FCW)、钨极氩弧焊(GTAW)、埋弧自动焊(SAW)等传统焊接方法为主。焊接结构厚度的不断增加，使得原有的传统自动焊接表现出很大的局限性和不适用性，最大的缺点就是由于厚板坡口面积急剧加大，导致焊接工程量的成倍增加，生产效率低，消耗焊材多，焊接成本高，且热输入量大，热影响区宽，晶粒粗大，在厚度大拘束度和大量填充金属凝固收缩力共同作用下，焊接接头存在较大残余应力和焊接变形，焊接接头力学性能低，容易产生裂纹等焊接缺陷。

此外，现代工业及制造业中使用或逐渐推广使用的多为高强钢，对焊接热循环和冷裂纹非常敏感，对焊接接头的力学性能要求极高，这就要求焊接必须在较低线能量下进行，但无疑会降低一部分生产效率。同质钢板随着厚度增加焊接难度也随之增强，不锈钢与碳钢的异质焊接难度将成倍增加。在化工、海洋、核电等领域中，多采用不锈钢的耐腐蚀性能及碳钢的力学性能和经济效益，以达到降低成本的同时实现较高耐腐蚀性能的特征。

窄间隙TIG焊接方法是目前最常使用进行不锈钢焊接的方法，因其焊接操作简单，无熔滴过渡，工艺窗口较宽，但是其生产效率低下，窄间隙埋弧焊则不适应于全位置焊接，窄间隙气保焊接可以很好的解决以上几点问题，但是因其工艺窗口较窄，飞溅控制困难限制了其使用，探索适合的窄间隙气保焊接工艺路线是十分必要的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种不锈钢与碳钢窄间隙气保焊接工艺。实现焊接质量优于传统焊接方法，焊接接头应力得到有效控制，焊接效率大幅提高，焊接成本大幅降低。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种不锈钢与碳钢窄间隙气保焊接工艺，适用于厚度30～200mm的不锈钢与厚度30～200mm的碳钢之间的连接，具体包含如下步骤：

1)针对不同厚度的不锈钢和碳钢设计不同形式的坡口，当两种钢板任意之一厚度在100mm以下时选择I型或U型坡口，当两种钢板厚度均在100-200mm时选择双面U型坡口。

2)根据不锈钢级别，选择与之匹配的直径为0.8～1.6mm不锈钢实芯或药芯气保焊丝。

3)焊前采用打磨、煤气加热等方式去除钢板表面的铁锈、油污、水分等杂质，以保证焊接质量。

4)进行焊接组对，若选择I型坡口，将底部间隙为9～12mm，坡口角度为3～5°，底部间隙可使用适合尺寸的同质钢板，也可以选用陶瓷衬垫。

若选择U型坡口，将底部并在一起，底部钝边尺寸为1～2mm，底部直径为9～12mm，顶部间隙为14～25mm。

若选择双面U型坡口，将底部并在一起，底部钝边尺寸为1～3mm，底部直径为9～12mm，顶部间隙为14～20mm。