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不锈钢带焊接方法

阅读:1017发布:2020-05-23

专利汇可以提供不锈钢带焊接方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且公开了不锈 钢 钢带 的 焊接 方法以及由该方法制备得到的 不锈钢 钢带。使用 熔化 极活性气体保护(MAG)焊进行所述焊接,其中焊接保护气体为含2‑3%CO2的氩气,背保气体为氩气,并且 焊丝 与熔滴分离前,焊接线 能量 为180‑190J/mm,焊丝与熔滴分离后,焊接线能量为≤10J/mm。使用该焊接方法能够实现焊接线能量小、 变形 小、 焊缝 均匀一致,并保障钢带在运行期间不发生断带,制备的焊接钢带满足 烧结 炉料 工况要求。,下面是不锈钢带焊接方法专利的具体信息内容。

1.不锈钢带,优选素体不锈钢钢带、奥氏体不锈钢钢带和双相不锈钢钢带的焊接方法,其中使用熔化极活性气体保护(MAG)焊进行所述焊接,其中焊接保护气体为含2-3%CO2的氩气,优选流量为26-27L/min,优选背保气体为氩气,优选流量为24-25L/min,并且焊丝与熔滴分离前,焊接线能量为180-190J/mm,焊丝与熔滴分离后,焊接线能量为≤10J/mm。
2.如权利要求1所述的焊接方法,其中焊接环境温度为20-22℃。
3.如权利要求1或2所述的焊接方法,其中焊丝直径为Φ1.0mm。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的焊接方法,其中送丝速度为8-10m/min。
5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的焊接方法,其中所述不锈钢钢带的厚度为3-
4mm,优选所述不锈钢钢带的宽度为6010mm。
6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的焊接方法,其中坡口采用V型接头形式,坡口度为52-60°,并且间隙为1.0mm。
7.由权利要求1至6中任一权利要求所述的焊接方法制备得到的不锈钢钢带,其中焊缝余高≤0.15mm。
8.如权利要求7所述的不锈钢钢带,其中热影响区组织晶粒粗化程度小于≤0.5级;
9.如权利要求7或8所述的不锈钢钢带,其中焊接接头室温冲击韧性AKV2≥27J。
10.如权利要求7至9中任一权利要求所述的不锈钢钢带,其中焊接钢带平直度为≤
4mm/m。

说明书全文

不锈钢带焊接方法

[0001] 领域
[0002] 本申请大体上涉及焊接领域。更具体地,本申请涉及不锈钢的焊接领域[0003] 背景
[0004] 素体不锈钢具有导热系数大、膨胀系数小、抗化性好、抗应腐蚀优良等许多独特的特点,可用于炉料烧结钢带的制造。但是铁素体不锈钢材料本身的焊接性差,对热输入比较敏感,组织晶粒易粗化,若焊接工艺控制不当,极易造成焊接接头粗晶脆化,进而导致焊接接头综合力学性能降低。此外,由于炉料烧结用铁素体不锈钢带在交变温度的环境下循环工作,工况环境非常苛刻,这样的服役环境容易在钢带的焊缝表面产生热疲劳裂纹,在运行过程中裂纹进一步扩展,极易发生钢带开裂,影响生产稳定运行。此外,钢带全长近90多米,有60多道焊缝,每道焊缝长约6m,尺寸和体积效应明显,对钢带的焊接接头性能提出了更高的要求,焊接难度极大。
[0005] 概述
[0006] 一方面,本申请涉及不锈钢钢带的焊接方法,其中使用熔化极活性气体保护(MAG)焊进行所述焊接,其中焊接保护气体为含2-3%CO2的氩气,背保气体为氩气,并且焊丝与熔滴分离前,焊接线能量为180-190J/mm,焊丝与熔滴分离后,焊接线能量为≤10J/mm。
[0007] 另一方面,本申请涉及使用熔化极活性气体保护(MAG)焊进行焊接得到的不锈钢钢带,其中焊接保护气体为含2-3%CO2的氩气,背保气体为氩气,并且焊丝与熔滴分离前,焊接线能量为180-190J/mm,焊丝与熔滴分离后,焊接线能量为≤10J/mm。
[0008] 详述
[0009] 在以下的说明中,包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而,相关领域的技术人员会认识到,不采用一个或多个这些具体的细节,而采用其它方法、部件、材料等的情况下仍实现实施方案。
[0010] 除非本申请中另有要求,在整个说明书和所附的权利要求书中,词语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”应解释为开放式的、含括式的意义,即“包括但不限于”。
[0011] 在整个说明书中提到的“一实施方案”、“实施方案”、“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、结构或特征。因此,在整个说明书中不同位置出现的短语“在一实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案。此外,具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。
[0012] 定义
[0013] 在本文中,术语“铁素体”系指溶解在α-Fe中的间隙固溶体,其具有体心立方晶格,常用符号F表示。纯铁素体组织具有良好的塑性和韧性,但强度和硬度都较低。
[0014] 在本文中,术语“奥氏体”系指γ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体,其具有面心立方结构。奥氏体塑性较好,强度较低,具有一定韧性,不具有铁磁性
[0015] 在本文中,术语“双相不锈钢”系指指铁素体与奥氏体各约占50%,一般较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢。
[0016] 在本文中,术语“熔化极活性气体保护(MAG,Metal Gctive Gas)焊”系指在氩气中加入少量的氧化性气体混合而成的一种混合气体保护焊。
[0017] 在本文中,术语“背保气体”系指对焊缝背面进行保护的气体。
[0018] 在本文中,术语“熔滴”系指弧焊时,在焊条或焊丝端部形成的和向熔池过渡的液态金属。
[0019] 在本文中,术语“焊接线能量”系指焊接时,由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量。
[0020] 在本文中,术语“坡口”系指焊件的待焊部位加工并装配成的一定几何形状的沟槽。
[0021] 在本文中,术语“干伸长度”系指焊接时,焊丝端头距导电嘴端部的距离。
[0022] 在本文中,术语“冲击韧性(Ak)”系指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力。
[0023] 在本文中,术语“平直度”系指单一实际直线允许的变动全量,其大小用单位mm/m表示。
[0024] 在本文中,术语“ER316L”系指一种奥氏体不锈钢实芯焊丝,以质量百分比计,其化学成分为:C≤0.030,Si:0.30-0.65,Mn:1.00-2.50,P≤0.030,S≤0.030,Cr:18.00-20.00,Ni:11.00-14.00,Mo:2.00-3.00,Cu≤0.75,余量为铁及其他不可避免的杂质。
[0025] 在本文中,术语“443”系指一种高铬、碳和氮含量极低的、少镍、无钼而含少量的钢,以质量百分比计,其化学成分为:C≤0.025,Si≤1.00,Mn≤1.00,Ni:0.1-0.5,Cr:19.5-21.5,Cu:0.10-0.50,P≤0.035,S≤0.015,N≤0.025,Ti:0.10-0.60,Nb:0.05-0.3,余量为铁及其他不可避免的杂质。
[0026] 在本文中,术语“444”系指一种高铬含钼、铌钛稳定化超纯铁素体不锈钢,以质量百分比计,其化学成分为:C≤0.025,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.040,S≤0.030,Cr:17.0-20.0,Mo:1.75-2.50,N≤0.025,Ti、Nb或其组合:8(C+N)-0.80,余量为铁及其他不可避免的杂质。
[0027] 在本文中,术语“Cr12型”系指一类含12%Cr的铁素体不锈钢,以质量百分比计,其化学成分为:C≤0.08,Si≤1.00,Mn≤1.00,P≤0.040,S≤0.030,Cr:10.5-13.50,Ni≤0.60,Mo≤0.50,N≤0.03,并含有少量Ti或Nb等合金元素,余量为铁及其他不可避免的杂质。
[0028] 在本文中,术语“ERNiCrMo-3镍基合金”系指一种镍基合金,以质量百分比计,其化学成分为:C≤0.10,Si≤0.50,Mn≤0.50,P≤0.015,S≤0.015,Cr:20.0-23.0,Ni≥58.0,Mo:8.0-10.0,Al≤0.40,Ti≤0.40,Fe≤5.0,余量为其他不可避免的杂质。

具体实施方式

[0029] 一方面,本申请涉及不锈钢钢带的焊接方法,其中使用熔化极活性气体保护(MAG)焊进行所述焊接,其中焊接保护气体为约含2-3%CO2的氩气,背保气体为氩气,并且焊丝与熔滴分离前,焊接线能量约为180-190J/mm,焊丝与熔滴分离后,焊接线能量约为≤10J/mm。
[0030] 在某些实施方案中,能够用于本申请的焊接方法的不锈钢钢带的示例性实例包括但不限于铁素体不锈钢钢带、奥氏体不锈钢钢带和双相不锈钢钢带。
[0031] 在某些实施方案中,能够用于本申请的焊接方法的铁素体不锈钢的示例性实例包括但不限于443、444和Cr12型。
[0032] 在某些实施方案中,能够用于本申请的焊接方法的背保气体的示例性实例包括但不限于氩气、氦气和氩气与氦气的混合气体。
[0033] 在某些实施方案中,作为焊接保护气体的约含2-3%CO2的氩气的流量约为26-27L/min。
[0034] 在某些实施方案中,作为背保气体的氩气的流量约为24-25L/min。
[0035] 在某些实施方案中,焊接环境温度约为20-22℃。
[0036] 在某些实施方案中,能够用于本申请的焊接方法的焊缝填充焊材的示例性实例包括但不限于ER316L和ERNiCrMo-3镍基合金焊材。
[0037] 在某些实施方案中,焊丝直径约为Φ1.0mm。
[0038] 在某些实施方案中,将焊丝的运动同熔滴过渡相结合,在短路状态下焊丝的回抽运动使焊丝与熔滴分离,在熔滴过渡时,电源将电流降至最低,即焊接线能量也降为最低,在焊接过程中实现冷热交替焊接,大幅度降低了焊接线能量,实现一致的熔深,获得均匀的焊缝外观形貌。
[0039] 在某些实施方案中,不锈钢钢带的厚度约为3-4mm。
[0040] 在某些实施方案中,不锈钢钢带的宽度约为6010mm。
[0041] 在某些实施方案中,坡口采用V型接头形式。并且间隙为1.0mm。
[0042] 在某些实施方案中,坡口采用V型接头形式,坡口度约为52-60°。
[0043] 在某些实施方案中,坡口采用V型接头形式,坡口角度约为52-60°,并且间隙为1.0mm。
[0044] 在某些实施方案中,采用单面焊全熔透。
[0045] 在某些实施方案中,本申请的不锈钢钢带的焊接方法,其包括以下步骤:
[0046] a)焊接准备;
[0047] b)钢板组对;以及
[0048] c)熔化极活性气体保护(MAG)焊接。
[0049] 在某些实施方案中,本申请的不锈钢钢带的焊接方法还包括:d)焊缝质量检验判定的步骤。
[0050] 在某些实施方案中,钢板组对在焊接设备上进行,组对间隙控制约为1.0mm。
[0051] 在某些实施方案中,进行组对点焊,其中点焊采用手工氩弧焊点焊。
[0052] 在某些实施方案中,组对点焊中点焊间距约为300-350mm。
[0053] 在某些实施方案中,组对板整条钢带保持同心同一直线。
[0054] 在某些实施方案中,在焊接准备步骤中,焊机夹具铜板保持干净,无油污,路保持畅通。
[0055] 在某些实施方案中,在焊接准备步骤中,焊接小车行走的直线度,小车行走焊嘴与焊缝保持同一直线上,全长直线度偏差约≤0.5mm。
[0056] 在某些实施方案中,在钢板组对步骤中,组对点焊后,将焊接小车空载运行检测焊缝与焊接机头在同一条直线上,若不在要用焊嘴调节。
[0057] 在某些实施方案中,为保证焊接接头质量,需对焊缝表面外观质量、热影响区组织晶粒粗化程度、杯凸性能、焊缝余高、室温冲击韧性、钢带平直度等进行检验。
[0058] 在某些实施方案中,本申请的焊接方法能够克服铁素体不锈焊接钢带在交变温度载荷运行条件下焊缝易于开裂的问题。
[0059] 在某些实施方案中,本申请的焊接方法能够将焊丝的运动同熔滴过渡相结合,在焊接过程中实现冷热交替焊接,大幅度降低了焊接线能量,实现一致的熔深,获得均匀一致的焊缝外观形貌。
[0060] 在某些实施方案中,本申请的焊接方法能够提高焊缝综合力学性能。
[0061] 在某些实施方案中,本申请的焊接方法能够避免钢带焊缝开裂。
[0062] 在某些实施方案中,本申请的焊接方法能够适用于在交变温度载荷工况下运行的炉料烧结用不锈焊接钢带的制造。
[0063] 在某些实施方案中,本申请的焊接方法能够适用于炉料烧结用不锈焊接钢带的焊接。
[0064] 在某些实施方案中,本申请的焊接方法中焊接线能量小、变形小、焊缝均匀一致,能够保障钢带在运行期间不发生断带。
[0065] 在某些实施方案中,使用本申请的焊接方法制备的焊接钢带满足烧结炉料工况要求。
[0066] 另一方面,本申请涉及使用熔化极活性气体保护(MAG)焊进行焊接得到的不锈钢钢带,其中焊接保护气体为约含2-3%CO2的氩气,背保气体为氩气,并且焊丝与熔滴分离前,焊接线能量约为180-190J/mm,焊丝与熔滴分离后,焊接线能量约为≤10J/mm。
[0067] 在某些实施方案中,焊缝余高约≤0.15mm。
[0068] 在某些实施方案中,焊接接头室温冲击韧性AKV2约≥27J。
[0069] 在某些实施方案中,焊接钢带平直度约为≤4mm/m。
[0070] 下文中,本申请将通过如下实施例进行详细解释以便更好地理解本申请的各个方面及其优点。然而,应当理解,以下的实施例是非限制性的而且仅用于说明本申请的某些实施方案。
[0071] 实施例
[0072] 实施例1
[0073] I.焊接准备
[0074] (1)材料为444,钢带厚度为4mm,带宽6010mm,坡口采用V型接头形式,坡口角度为60°,间隙为1.0mm,单面焊全熔透。
[0075] (2)焊机夹具铜板必须干净,不得有油污,水路保持畅通。
[0076] (3)焊接小车行走的直线度,小车行走焊嘴与焊缝保持同一直线上,全长直线度偏差为0.4mm。
[0077] II.钢板组对
[0078] (1)钢板组对在焊接设备上进行,组对间隙控制为1.0mm。
[0079] (2)组对点焊,点焊采用手工氩弧焊点焊,点焊间距为320mm,组对不得出现错边现象。
[0080] (3)组对点焊后,要将焊接小车空载运行检测焊缝与焊接机头在同一条直线上,若不在要用焊嘴调节。
[0081] (4)组对板整条钢带要保持同心同一直线。
[0082] III.MAG焊接
[0083] (1)焊接环境温度为21℃。
[0084] (2)焊接保护气体为含3%CO2的氩气,流量为27L/min,背保气体为氩气,流量为25L/min。
[0085] (3)焊缝填充焊材,焊接材料为ER316L,焊丝直径为Φ1.0mm,焊丝干伸长度为11mm,送丝速度为10m/min。
[0086] (4)焊丝与熔滴分离前,焊接线能量为189J/mm,焊丝与熔滴分离后,焊接线能量为7J/mm。
[0087] IV.焊缝质量检验判定
[0088] 焊缝表面外观平整光滑,焊缝均匀一致,且无气孔和焊瘤等缺陷,焊缝余高为0.14mm;热影响区组织晶粒粗化程度为0.5级;杯凸试验开裂裂纹方向平行于钢带的长度方向;焊接接头室温冲击韧性AKV2为34J,焊接钢带平直度为4mm/m。
[0089] 实施例2
[0090] I.焊接准备
[0091] (1)材料为0Cr12Ti,钢带厚度为3mm,带宽6010mm,坡口采用V型接头形式,坡口角度为52°,间隙为1.0mm,单面焊全熔透。
[0092] (2)焊机夹具铜板必须干净,不得有油污,水路保持畅通。
[0093] (3)焊接小车行走的直线度,小车行走焊嘴与焊缝保持同一直线上,全长直线度偏差为0.3mm。
[0094] II.钢板组对
[0095] (1)钢板组对在焊接设备上进行,组对间隙控制为1.0mm。
[0096] (2)组对点焊,点焊采用手工氩弧焊点焊,点焊间距为340mm,组对不得出现错边现象。
[0097] (3)组对点焊后,要将焊接小车空载运行检测焊缝与焊接机头在同一条直线上,若不在要用焊嘴调节。
[0098] (4)组对板整条钢带要保持同心同一直线。
[0099] III.MAG焊接
[0100] (1)焊接环境温度为22℃。
[0101] (2)焊接保护气体为含2%CO2的氩气,流量为26L/min,背保气体为氩气,流量为24L/min。
[0102] (3)焊缝填充焊材,焊接材料为ER316L,焊丝直径为Φ1.0mm,焊丝干伸长度为9mm,送丝速度为8m/min。
[0103] (4)焊丝与熔滴分离前,焊接线能量为181J/mm,焊丝与熔滴分离后,焊接线能量为4J/mm。
[0104] IV.焊缝质量检验判定
[0105] 焊缝表面外观平整光滑,焊缝均匀一致,且无气孔和焊瘤等缺陷,焊缝余高为0.10mm;热影响区组织晶粒粗化程度为0.5级;杯凸试验开裂裂纹方向平行于钢带的长度方向;焊接接头室温冲击韧性AKV2为41J,焊接钢带平直度为3mm/m。
[0106] 从前述中可以理解,尽管为了示例性说明的目的描述了本发明的具体实施方案,但是在不偏离本发明的精神和范围的条件下,本领域所述技术人员可以作出各种变形或改进。这些变形或修改都应落入本申请所附权利要求的范围。
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