一种铁素体不锈钢的随焊激冷焊接方法技术

本发明专利技术涉及一种铁素体不锈钢的随焊激冷焊接方法，是针对铁素体不锈钢焊接过程中晶粒长大、脆化难以控制的问题，采用钨极氩弧焊机，在焊接过程中使用液氮进行随焊激冷，并用氩气进行保护，有效阻止焊接热影响区的晶粒长大及脆化问题，此方法工艺先进合理，数据翔实准确，焊接接头质量好，焊缝熔合性好，不易开裂，焊缝抗拉强度达481.51MPa，是十分理想的铁素体不锈钢的焊接方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于铁素体不锈钢焊接及应用的

技术介绍
·长期以来，奥氏体不锈钢以其良好的耐腐蚀性能和力学性能一直在
选用，由于镍元素储量较少，镍价高，使奥氏体不锈钢的生产成本逐渐增加；随着炼钢设备及冶炼技术的发展，纯净度高、综合性能好的铁素体不锈钢已经进行生产，它不仅拥有奥氏体不锈钢的力学性能和耐蚀性能，而且耐局部腐蚀的能力还优于奥氏体不锈钢，铁素体不锈钢已在家电、汽车、建筑装饰、五金制品领域得到广泛应用。铁素体不锈钢单一的铁素体组织无相变，不能通过相变来调节组织，在焊接过程中焊接热影响区的铁素体晶粒长大，焊接接头力学性能会急剧恶化，冲击性能受到较大影响，因此热影响区成为整个焊接接头的薄弱区域，影响了该类型不锈钢的焊接质量。目前，铁素体不锈钢焊接过程中发生粗晶脆化的问题，主要是通过冶金方法和高能量的焊接方法来改善晶粒粗化问题，其中冶金方法在材料中添加合金元素铌、钨，焊接方法包括等离子弧焊、激光焊以及激光-MAG复合焊接的方法，这些种方法均需要通过复杂设备和工艺才能实现，成本较高。
技术实现思路
专利技术目的 本专利技术的目的是针对
技术介绍
的状况，对铁素体不锈钢在钨极氩弧焊接过程中采用液氮随焊激冷，提高焊接接头的冷却速度，改善铁素体不锈钢焊后晶粒长大问题，以提高铁素体不锈钢焊接接头的力学性能和抗腐蚀性能。 技术方案 使用的化学物质材料为铁素体不锈钢板、铁素体不锈钢焊丝、液氮、乙醇、氩气、砂纸，其准备用量如下以毫米、毫升、厘米3为计量单位 铁素体不锈钢板00Cr21550 mmXIO mmXIOO mm 2块 铁素体不锈钢焊丝00Cr21Φ1. 2 mmX 400 mm 液氮N2100000 mL±50 mL 乙醇=C2H5OH2000 mL±50 mL 氩气Ar100000 cm3 ±50 cm3 砂纸SiC 400 粒276 mmX 0· 5 mmX 230 mm 2 张 焊接方法如下 (I)制作液氮激冷枪液氮激冷枪为圆管状，中间为液氮腔，前部设有喷液嘴、出液口及导液丝，后部为安装环，用铝合金材料制作； (2)预处理铁素体不锈钢板 ①被焊接铁素体不锈钢板为两块，尺寸、规格一样，呈矩形板状，焊接部位开坡口，单面坡口角度为30° ; ②用乙醇擦洗铁素体不锈钢板，使焊接部位洁净； (3)钨极氩弧焊接铁素体不锈钢板 铁素体不锈钢板的钨极氩弧焊接是在钨极氩弧焊机上进行的，是在氩气保护、液氮激冷、铁素体不锈钢焊丝的填丝焊接下完成的； ①置放铁素体不锈钢板 将焊接卡具置于氩弧焊机的工作台上，并在焊接卡具内水平放置两块被焊接的铁素体不锈钢板，两钢板坡口部位对齐； ②安装调试液氮激冷枪，并对准被焊钢板焊缝； ③安装氩气管，并对准被焊钢板焊缝； ④安装铁素体不锈钢焊丝，其尖端部对准被焊钢板焊缝； ⑤开启IS气阀、IS气管，向焊接部位输送IS气，IS气输入速度150cm3/min ; 开启钨极氩弧焊机，引燃电弧，焊接电压14-15 V，焊接电流130-140 A，电弧作用于铁素体不锈钢板和焊丝； ⑥将铁素体不锈钢焊丝对准被焊部位，进行焊接，焊接热输入量O.5-0. 6 kj/min;焊接速度为 170-200 mm/min ； 开启液氮激冷枪，向焊接部位输入液氮，液氮输入速度100 mL/min ； 当两被焊钢板焊缝结合，即完成了正面焊接； 焊接后静置冷却5 min ； ⑦将正面接合的两块铁素体不锈钢板重新装卡，反面朝上，用同样方法和技术参数焊接两块钢板反面；当两被焊钢板焊缝结合后，即完成了反面焊接； 焊接后静直冷却10 min ； (4)关闭氩弧焊机电源，停止焊接； 关闭液氮激冷枪，停止冷却； 关闭氩气阀、氩气管，停止输氩气； (5)拆下焊接卡具，取出被焊不锈钢板； (6)中温回火 将被焊接的铁素体不锈钢板置于热处理炉中，进行中温回火，回火温度300 °C，回火时间 30 min ； 回火后随炉冷却至25 V ； (7)机械打磨焊瘤 将被焊钢板用机械打磨正反面焊瘤，使两面平整； (8)砂纸打磨被焊钢板表面 将被焊钢板置于平板上，用砂纸打磨正反两面，使表面光洁，使正反面粗糙度达RaO. 32-0. 63 μ m ； (9)乙醇清洗用乙醇清洗被焊钢板正反表面，使其洁净； (10)检测、分析、表征 对焊接的铁素体不锈钢板焊接接头的形貌、焊缝金相组织、力学性能进行检测、分析、表征； 用光学显微镜和扫描电镜对焊缝的金相显微组织和微观形貌分析； 用万能拉伸机对焊接接头抗拉强度和延伸率进行分析； 用冲击试验机对焊接接头冲击吸收功进行分析； 用电化学工作站对焊接接头进行电化学腐蚀性分析； 结论焊接后的铁素体不锈钢板焊接接头晶粒细小，力学性能高，抗拉强度达到481. 51MPa，延伸率达29.2 %，焊缝冲击吸收功为31. 5 J，自腐蚀电流密度为O. 63X 106A_cm_2，自腐蚀电位为-O. 803 V。有益效果 本专利技术与
技术介绍
相比具有明显的先进性，是针对铁素体不锈钢焊接过程中的晶粒长大、脆化、难以控制的问题，采用钨极氩弧焊机，在焊接过程中使用液氮进行随焊激冷，并用氩气进行保护，有效阻止了焊接热影响区的晶粒长大及脆性问题，此方法工艺先进合理，数据翔实准确，焊接质量好，焊缝熔合性好，不易开裂，是十分理想的铁素体不锈钢板的焊接方法。附图说明图I为铁素体不锈钢板随焊激冷焊接状态图 图2为液氮激冷枪主视结构图 图3为液氮激冷枪侧视图 图4为铁素体不锈钢板结构图 图5为铁素体不锈钢板焊缝金相组织形貌对比图 图6为铁素体不锈钢板焊缝电化学极化曲线对比图 图中所示，附图标记清单如下 I焊接工作台，2指示灯，3显示屏，4氩气瓶，5氩气，6氩气管，7氩气阀，8液氮泵调控器，9焊接电源调控器，10钨极氩弧焊枪，11铁素体不锈钢焊丝，12钨极氩弧焊机，13液氮激冷枪，14第一铁素体不锈钢板，15液氮，16第二铁素体不锈钢板，17焊接卡具，18焊丝固定夹，19支杆，20液氮泵，21液氮管，22液氮罐，23第一固定块，24第二固定块，25工作台纵横调控器，26液氮腔，27喷液嘴，28出液口，29导液丝，30安装环，31螺栓。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术做进一步说明 图I所示，为铁素体不锈钢板随焊激冷焊接状态图，各部位置、连接关系要正确，按量配置，按序操作。焊接使用的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以毫米、毫升、厘米3为计量单位。铁素体不锈钢板的钨极氩弧焊接是在焊接工作台上进行的，是由氩弧焊机在液氮激冷、氩气保护、添加铁素体不锈钢焊丝的过程中完成的； 焊接工作台为卧式，在焊接工作台I的上部装有焊接卡具17，在焊接卡具17内装卡第一、第二铁素体不锈钢板14、16，并留有焊接间隙；钨极氩弧焊机12通过支杆19、焊丝固定夹18连接铁素体不锈钢焊丝11，铁素体不锈钢焊丝11尖端对准两被焊第一、第二铁素体不锈钢板14、16之间的坡角；在焊接工作台I的左部设有氩气瓶4及氩气阀7、氩气管6、钨极氩弧焊枪10，钨极氩弧焊枪10对准两被焊不锈钢板的焊缝坡角；在焊接工作台I的右部设有液氮罐22及液氮管21、液氮泵20，并联接液氮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁素体不锈钢的随焊激冷焊接方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：铁素体不锈钢板、铁素体不锈钢焊丝、液氮、乙醇、氩气、砂纸，其准备用量如下：以毫米、毫升、厘米3为计量单位铁素体不锈钢板：00Cr21??????????550?mm×10?mm×100?mm??2块铁素体不锈钢焊丝：00Cr21????????Φ1.2?mm×400?mm液氮：N2????????????????????????100000?mL±50?mL乙醇：C2H5OH???????????????????2000?mL±50?mL氩气：Ar????????????????????????100000?cm3±50?cm3砂纸：SiC??400粒????????????????276?mm×0.5?mm×230?mm??2张焊接方法如下：(1)?制作液氮激冷枪液氮激冷枪为圆管状，中间为液氮腔，前部设有喷液嘴、出液口及导液丝，后部为安装环，用铝合金材料制作；(2)?预处理铁素体不锈钢板①?被焊接铁素体不锈钢板为两块，尺寸、规格一样，呈矩形板状，焊接部位开坡口，单面坡口角度为30°；②?用乙醇擦洗铁素体不锈钢板，使焊接部位洁净；(3)?钨极氩弧焊接铁素体不锈钢板铁素体不锈钢板的钨极氩弧焊接是在钨极氩弧焊机上进行的，是在氩气保护、液氮激冷、铁素体不锈钢焊丝的填丝焊接下完成的；①?置放铁素体不锈钢板将焊接卡具置于氩弧焊机的工作台上，并在焊接卡具内水平放置两块被焊接的铁素体不锈钢板，两钢板坡口部位对齐；②?安装调试液氮激冷枪，并对准被焊钢板焊缝；③?安装氩气管，并对准被焊钢板焊缝；④?安装铁素体不锈钢焊丝，其尖端部对准被焊钢板焊缝；⑤?开启氩气阀、氩气管，向焊接部位输送氩气，氩气输入速度150?cm3/min；开启钨极氩弧焊机，引燃电弧，焊接电压14?15?V，焊接电流130?140?A，电弧作用于铁素体不锈钢板和焊丝；⑥?将铁素体不锈钢焊丝对准被焊部位，进行焊接，焊接热输入量0.5?0.6?kJ/min；焊接速度为170?200?mm/min；开启液氮激冷枪，向焊接部位输入液氮，液氮输入速度100?mL/min；当两被焊钢板焊缝结合，即完成了正面焊接；焊接后静置冷却5?min；⑦?将正面接合的两块铁素体不锈钢板重新装卡，反面朝上，用同样方法和技术参数焊接两块钢板反面；当两被焊钢板焊缝结合后，即完成了反面焊接；焊接后静置冷却10?min；(4)?关闭氩弧焊机电源，停止焊接；关闭液氮激冷枪，停止冷却；关闭氩气阀、氩气管，停止输氩气；(5)?拆下焊接卡具，取出被焊不锈钢板；(6)?中温回火将被焊接的铁素体不锈钢板置于热处理炉中，进行中温回火，回火温度300?℃，回火时间30?min；回火后随炉冷却至25?℃；(7)?机械打磨焊瘤将被焊钢板用机械打磨正反面焊瘤，使两面平整；(8)?砂纸打磨被焊钢板表面将被焊钢板置于平板上，用砂纸打磨正反两面，使表面光洁，使正反面粗糙度达Ra0.32?0.63?μm；(9)?乙醇清洗用乙醇清洗被焊钢板正反表面，使其洁净；(10)?检测、分析、表征对焊接的铁素体不锈钢板焊接接头的形貌、焊缝金相组织、力学性能进行检测、分析、表征；用光学显微镜和扫描电镜对焊缝的金相显微组织和微观形貌分析；用万能拉伸机对焊接接头抗拉强度和延伸率进行分析；用冲击试验机对焊接接头冲击吸收功进行分析；用电化学工作站对焊接接头进行电化学腐蚀性分析；结论：焊接后的铁素体不锈钢板焊接接头晶粒细小，力学性能高，抗拉强度达到481.51?MPa，延伸率达29.2?%，焊缝冲击吸收功为31.5?J，自腐蚀电流密度为0.63×106A?cm?2，自腐蚀电位为?0.803V。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张红霞，王文光，闫志峰，卜颖宏，裴飞飞，王凯，李洁，赵艺喆，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：