TP347H奥氏体不锈钢厚壁管的焊接方法技术

本发明专利技术的焊接方法包括以下步骤：步骤一、制备TP347H奥氏体不锈钢坡口，坡口为V字形坡口，坡口角度为60°～70°，间隙为2～2.5mm，钝边0.5～1mm；步骤二、用除油剂除去坡口两侧20～40mm范围内的油、污、氧化皮杂质，并用丙酮对坡口表面及焊丝进行清洗；步骤三、使用焊丝对坡口焊接处依次进行第一层焊接、第二层焊接和第三层焊接工序；其中，焊丝由不锈钢外皮和药芯组成，药芯由以下原料组成：氧化镁，氧化钇，氟硅酸钠，氟化钙，碳酸钙，三氧化二铝，氮化铬铁，铌铁，电解锰，金属镍，氧化铈，氧化镧，氟锆酸钙，金属钒，铁粉。本发明专利技术焊接方法，具有焊接过程中不需要通入氩气保护、工艺操作简单、得到的焊缝金属具有优良的机械性能和力学性能的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种不锈钢的焊接方法，更具体地说涉及一种TP347H奥氏体不锈钢的焊接方法。
技术介绍
TP347H奥氏体不锈钢有着较高的力学性能及耐腐蚀性能储备，但因其在焊接及焊后稳定化热处理过程中表现的较高裂纹倾向，使得其在工程实际中的推广应用受到很大的阻碍，尤其对于厚壁管道的应用影响更为显著。目前国内TP347奥氏体不锈钢，焊接时必须进行背面充氩保护，以防止焊缝根部合金组织氧化烧损。管内充氩保护质量直接影响焊接质量，对过烧缺陷消除起关键作用。这要求氩气气体纯度达到99.99％以上，并且要建造一个储气室，方法是在焊口两端管子内塞可溶纸，位置距离两端管子焊口约各100mm，在焊口间隙粘贴耐热胶布，保证焊口无缝隙，把耐热胶布撕开一小口将自制的铜管塞进焊口中间，保证气室内的空气被充分置换。充氩约3分钟左右，气室内有氩气气体溢出，然后进行焊接，焊缝处的耐热胶布逐渐扯开，到封口时拔出铜管快速焊接，以最大可能避免根部氧化缺陷的产生。采用此种焊接方法施工工序较为复杂，焊前准备工作较多，施工较为不便，对于某些固定口，安置可溶纸较为不易，难以按此方法施工，质量不易保证。为了改变目前的这种现状，降低施工成本，急需一种经济、高效、安全的TP347H奥氏体不锈钢焊接技术。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种TP347H奥氏体不锈钢的焊接方法，其具有焊接过程中不需要通入氩气保护工艺操作简单、电弧稳定燃烧、焊缝成型美观、焊缝成形好、易脱渣和熔敷效率高，得到的焊缝金属具有优良的机械性能和力学性能的优点。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种TP347H奥氏体不锈钢的焊接方法，包括以下步骤：步骤一、制备TP347H奥氏体不锈钢坡口，坡口为V字形坡口，坡口角度为60°～70°，间隙为2～2.5mm，钝边0.5～1mm；步骤二、用除油剂除去坡口两侧20～40mm范围内的油、污、氧化皮杂质，并用丙酮对坡口表面及焊丝进行清洗；步骤三、使用焊丝对坡口焊接处依次进行第一层焊接、第二层焊接和第三层焊接工序；其中，所述焊丝由不锈钢外皮和药芯组成，所述药芯由以下重量百分比的原料组成：氧化镁：1～5％，氧化钇：1～2％，氟硅酸钠：5～10％，氟化钙：2～12％，碳酸钙：20～25％，三氧化二铝：6～10％，氮化铬铁：4～10％，铌铁：1～4％，电解锰：2～6％，金属镍：3～8％，氧化铈：1～5％，氧化镧：1～1.5％，氟锆酸钙：1～1.5％，金属钒：0.1～0.5％，余量铁粉。优选的是，所述碳酸钙、三氧化二铝为80～90目，氟硅酸钠、氟化钙为90～100目，氧化镁、氧化钇为70～80目。优选的是，所述焊丝的制备方法包括以下步骤：步骤a、按上述重量比称取药芯中各组分的质量，并将其分成第一组、第二组、第三组，其中第一组包括：碳酸钙、三氧化二铝、电解锰、金属镍、金属钒、铁粉；第二组包括：氟硅酸钠、氟化钙、氧化铈、氮化铬铁、铌铁；第三组包括氧化镁、氧化钇、氧化镧、氟锆酸钙；步骤b、将步骤a中第一组原料置于搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌速率为300～500r/min，搅拌时间为4～6h；然后加入第二组原料进行第二次搅拌，搅拌速率为600～800r/min，搅拌时间为8～12h；最后加入第三组原料进行第三次搅拌，搅拌速率为1000～1200r/min，搅拌时间为10～20h，制备得到第四组混合物；步骤c、将步骤b得到的第四组混合物置于加热炉中依次进行四阶段烧结，然后研磨，得到药芯粉末；第一阶段先由室温升温至80℃，升温速率为5℃/h，然后由80℃升温至160℃，升温速率为10℃/h，最后由160℃升温至200℃，升温速率为6℃/h，在200℃下保持2～4h；第二阶段以10℃/h的升温速率由200℃升温至400℃；第三阶段以15℃/h升温速率由400℃升温至600℃，然后以8℃/h降温速率由600℃降温至400℃，循环10～20次，最后在400℃下保持1～2h；第四阶段由400℃冷却至室温，冷却速率为8℃/h；步骤d、将不锈钢外皮放置在药芯焊丝成型机上，不锈钢外皮经碱洗、温水清洗、烘干处理后进行轧U型槽，然后向U型槽中填充步骤c中得到的药芯粉末，再通过成型机将U型槽辗压闭合，并拉拔制得药芯焊丝。优选的是，所述第一层焊接的工艺参数为：焊接电压为12～15V，焊接电流为80～85A，焊接速度为40～50mm/min；所述第二层焊接的工艺参数为：焊接电压为12～15V，焊接电流为90～95A，焊接速度为60～70mm/min；所述第三层焊接的工艺参数为：焊接电压为12～15V，焊接电流为80～85A，焊接速度为70～80mm/min。优选的是，所述第一层焊接的焊缝厚度为2～2.5mm，所述第二层焊接的焊缝厚度为1.5～2mm，所述第三层焊接的焊缝厚度为1.5～2mm。优选的是，所述第一层焊接、第二层焊接和第三层焊接，每一层焊接层间温度均小于150℃，进行下一步焊接之前均清理焊缝表面的熔渣。优选的是，所述除油剂由以下重量份的原料组成：10～16份的磷酸钠、10～12份的碳酸钠、1～2份的OP-10、20～30份的硅酸钠。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术的焊接方法在焊接时保护药皮会渗透到熔池背面，形成一层致密的保护层，使背面不受氧化，冷却后这层渣壳会自动脱落，因此在焊接过程中不需要通入氩气保护，法避免了氩气保护效果不稳定的弊端，提升了焊接质量的稳定性。由于减少了内充氩的工作量，施工进度得到了有效提升，降低了施工难度，给现场安装和维修带来了方便。2、本专利技术采用的药芯，每个组分的作用如下：氧化钇：焊接时可以细化焊缝晶粒，烧结时细化晶粒有利于烧结，时同时钇作为稀土元素可以焊缝金属的高温组织稳定性，净化焊缝，强化晶界。氟硅酸钠、氟化钙、氟锆酸钙：三种在焊接时可以出去可以除去焊缝接头表面的氧化物。同时在给定焊接电流下降低了电弧能量和焊丝燃烧速度，使操作者可以更好地控制熔池，有利于提高焊缝金属的质量和力学性能。氮化铬铁、电解锰、金属镍、铌铁：用于在焊接时向焊芯中渗透合金元素，其中铬元素能增强堆焊层金属强度和耐腐蚀性能。锰有一定的脱氧作用作用，可净化焊缝，增加强度。镍元素可以阻止耐热钢侧的碳向焊缝迁移，同时可以抑制高温粗大铁素体形成，细化组织，从而提高熔敷金属的强度和冲击韧性。铌元素可作为熔池金属非均匀形核的核心，细化晶粒，提高强度和硬度。氧化镧、氧化铈：镧、铈作为稀土元素，在焊缝金属中起到净化杂质，微合金化作用，加入后会富集在硅酸盐夹杂物中，使夹杂物球化，呈弥散分布，使焊缝组织得到细化。同时氧化镧在烧结时可以细化三氧化二铝的晶粒，有利于烧结成型，烧结更致密结晶度好。氧化镁、三氧化二铝：作为造渣材料，氧化镁可以调整熔渣的碱度，提高熔敷金属的韧性、降低焊缝扩散氢含量。三氧化二铝能调整熔渣的黏度，使焊缝成形美观。同时氧化镁和氧化钇结合使用，在焊接时可以细化焊缝晶粒，烧结时细化晶粒有利于烧结。金属钒：作为稀土元素可以改变焊接时焊缝金属的流动性，净化焊缝，同时具有吸氢和脱氧能力降低焊缝金属的扩散氧含量，提高了焊缝金属的力学性能。另一方面金属钒可以细化焊缝晶粒，强化晶界，有利于焊缝金属的高温稳定性。碳酸钙：具有造气的作用，焊接时产生二氧化碳气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种TP347H奥氏体不锈钢的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制备TP347H奥氏体不锈钢坡口，坡口为V字形坡口，坡口角度为60°～70°，间隙为2～2.5mm，钝边0.5～1mm；步骤二、用除油剂除去坡口两侧20～40mm范围内的油、污、氧化皮杂质，并用丙酮对坡口表面及焊丝进行清洗；步骤三、使用焊丝对坡口焊接处依次进行第一层焊接、第二层焊接和第三层焊接工序；其中，所述焊丝由不锈钢外皮和药芯组成，所述药芯由以下重量百分比的原料组成：氧化镁：1～5％，氧化钇：1～2％，氟硅酸钠：5～10％，氟化钙：2～12％，碳酸钙：20～25％，三氧化二铝：6～10％，氮化铬铁：4～10％，铌铁：1～4％，电解锰：2～6％，金属镍：3～8％，氧化铈：1～5％，氧化镧：1～1.5％，氟锆酸钙：1～1.5％，金属钒：0.1～0.5％，余量铁粉。

【技术特征摘要】
1.一种TP347H奥氏体不锈钢的焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、制备TP347H奥氏体不锈钢坡口，坡口为V字形坡口，坡口角度为60°～70°，间隙为2～2.5mm，钝边0.5～1mm；步骤二、用除油剂除去坡口两侧20～40mm范围内的油、污、氧化皮杂质，并用丙酮对坡口表面及焊丝进行清洗；步骤三、使用焊丝对坡口焊接处依次进行第一层焊接、第二层焊接和第三层焊接工序；其中，所述焊丝由不锈钢外皮和药芯组成，所述药芯由以下重量百分比的原料组成：氧化镁：1～5％，氧化钇：1～2％，氟硅酸钠：5～10％，氟化钙：2～12％，碳酸钙：20～25％，三氧化二铝：6～10％，氮化铬铁：4～10％，铌铁：1～4％，电解锰：2～6％，金属镍：3～8％，氧化铈：1～5％，氧化镧：1～1.5％，氟锆酸钙：1～1.5％，金属钒：0.1～0.5％，余量铁粉。2.如权利要求1所述的TP347H奥氏体不锈钢的焊接方法，其特征在于，所述碳酸钙、三氧化二铝为80～90目，氟硅酸钠、氟化钙为90～100目，氧化镁、氧化钇为70～80目。3.如权利要求2所述的TP347H奥氏体不锈钢的焊接方法，其特征在于，所述焊丝的制备方法包括以下步骤：步骤a、按上述重量比称取药芯中各组分的质量，并将其分成第一组、第二组、第三组，其中第一组包括：碳酸钙、三氧化二铝、电解锰、金属镍、金属钒、铁粉；第二组包括：氟硅酸钠、氟化钙、氧化铈、氮化铬铁、铌铁；第三组包括氧化镁、氧化钇、氧化镧、氟锆酸钙；步骤b、将步骤a中第一组原料置于搅拌机中进行第一次搅拌，搅拌速率为300～500r/min，搅拌时间为4～6h；然后加入第二组原料进行第二次搅拌，搅拌速率为600～800r/min，搅拌时间为8～12h；最后加入第三组原料进行第三次搅拌，搅拌速率为1000～1200r/min，搅拌时间为10～20h，制备得到第四组混合物；步骤c、将步骤b得到的第四组混合物置于加热炉中依次进...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾明，叶晓军，高东昉，曹强，
申请(专利权)人：中国化学工程第六建设有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42