改善水下湿法焊接接头组织性能的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及焊接技术领域，特别是涉及一种改善水下湿法焊接接头组织性能的方法及装置。所述方法包括：在水下使用焊炬对焊接试样施焊的步骤，和对焊接试样的焊接面进行焊前预热和/或焊后热处理的步骤；相对应的装置包括水下焊接电源，与水下焊接电源相连接的焊炬，焊接试样，和置于焊接试样外的焊接水槽，焊接试样上表面放置感应加热线圈，感应加热线圈由感应加热电源控制。采用本发明专利技术的方法和装置，在对焊接试样进行有效热处理的同时还能够减缓焊缝冷却速度，达到减少焊缝及热影响区淬硬组织、降低冷裂纹倾向等湿法焊接缺陷的效果，操作方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及焊接
，特别是涉及一种改善水下湿法焊接接头组织性能的方法及装置。
技术介绍
水下焊接作为海洋钢结构重要施工技术，已成为海洋能源开发、舰船维修、海洋工程建设与修理不可缺少的工程手段。若干年来，伴随国家大力发展水利水电事业以及病险水库加固工程的展开，水下钢结构物的维护与修理也极需这种水下焊接技术。相对其它水下焊接方法，湿法水下焊接具有如下优点:①直接用于水下焊接环境。②不需要其它辅助设备，移动方便、迅速。③只需要合格的潜水焊工和水下焊接设备，可在可潜水深的任何位置进行焊接，适应性强。④焊接作业时间占焊接总作业时间的比例大，省时、经济性好。因此，水下湿法焊接成为了目前应用最为广泛的水下焊接方法。最常用的是焊条电弧焊和药芯焊丝电弧焊。湿法焊接是电弧在亚稳态的电弧空腔中连续燃烧的过程。由于水下湿法焊区周围不是空气而是水，电弧直接在水中燃烧，焊接的熔滴过渡及焊缝结晶成形过程也是直接在水中完成。受水汽蒸发的影响，焊接熔池同陆地上焊接相比，冷却速度约为陆地上焊接时的10-15倍，因此造成焊接熔池结晶速度加快，扩散氢含量更高，由此会导致气孔及冷裂纹等焊接缺陷的产生，降低焊接结构的使用性能及抗疲劳性能；受氧化性气氛的影响则会增加合金元素的烧损，并以非金属夹杂物的形式残留在焊缝中，从而降低焊接接头的力学性能。这就给水下焊接带来一系列不利影响。为解决水下湿法焊接过程中焊接区冷却速度过快的问题，研究人员曾采用焊道加保温层、焊缝回火技术(多层多道焊)或采用铝热焊条的方法进行水下湿法焊接，尽管一定程度上减缓了焊缝的冷却速度，但效果不明显且效率不高。
技术实现思路
为改善水下湿法焊接接头质量，减少焊接缺陷的产生，本专利技术提出了一种能够改善水下湿法焊接工艺性能的方法，以减缓焊缝的冷却速率，达到减少焊缝淬硬组织、降低冷裂纹倾向等湿法焊接缺陷的效果。本专利技术同时还提供了适用于上述方法的用于改善水下湿法焊接接头组织性能的装置本专利技术所述的改善水下湿法焊接接头组织性能的方法，该方法包括:在水下使用焊炬对焊接试样施焊的步骤，和对焊接试样的焊接面进行焊前预热和/或焊后热处理的步骤。其中:焊前预热采用外加中频或高频感应加热的方法，焊后热处理采用外加中频或高频感应加热的方法。进一步地，上述方法还包括对焊接试样的下表面进行焊前预热和/或焊后热处理的步骤。再进一步地，焊前预热的温度控制在25°C -600°C，焊后热处理的温度控制在25 0C -600。。。本专利技术采用的与外加中频加热的方法相对应的改善水下湿法焊接接头组织性能装置，包括水下焊接电源，与水下焊接电源相连接的焊炬，焊接试样，和置于焊接试样外的焊接水槽，焊接试样上表面放置感应加热线圈，感应加热线圈由感应加热电源控制。进一步地，上述装置在焊接试样的下表面也放置有感应加热线圈。其中:感应加热线圈为中频或高频感应，同时相对应的感应加热电源为中频感应加热电源或高频感应加热电源。施焊时，感应加热线圈位于焊炬之前或之后，与焊炬的相对位置固定，感应加热线圈与焊接试样之间的距离为3-12_。其中感应加热电源功率可调，即焊接区域的温度可控，感应加热线圈与焊炬同步运动，且感应加热线圈与焊炬的中心距离可调。一方面，当对焊接区域进行焊前预热时，感应加热线圈置于焊炬的前面，预热升温到一定温度后，再进行焊接，以降低钢板的冷裂倾向等焊接缺陷；另一方面，当一处焊接完成后，感应加热线圈置于焊炬的后面，对焊缝进行焊后热处理，使焊接处逐渐冷却，而不是急剧降温，从而减缓焊缝的冷却速率，减少淬硬组织，减低扩散氢含量。另外，采用中/高频感应加热线圈对工件进行加热融化的同时对焊接熔池也可进行电磁搅拌作用，这其中包含电磁搅拌的晶粒细化作用和高温场下的晶粒长大过程。同时，适当的控制感应温度，可使电磁搅拌的作用占优势，三维的电磁搅拌力可以细化晶粒，均匀化组织。本专利技术通过采用中/高频感应加热的方法对湿法焊接区域进行焊前的预热或焊后热处理，可与焊接过程同时进行，在对焊接试样进行有效热处理的同时还能够减缓焊缝冷却速度，达到减少焊缝及热影响区淬硬组织、降低冷裂纹倾向等湿法焊接缺陷的效果，操作方便。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图中:1、水下焊接电源；2、感应加热电源；3、焊接试样；4、焊炬；5、感应加热线圈；6、焊接水槽。具体实施例方式下面结合附图和实例对本专利技术作进一步说明。实施例1一种改善水下湿法焊接接头组织性能的方法，包括在水下使用焊炬对焊接试样进行施焊的步骤，和对焊接试样的焊接面进行焊前预热的步骤。其中焊前预热采用外加中频感应加热的方法。如图1所示，与上述方法相对应的改善水下湿法焊接接头组织性能的装置，包括水下焊接电源1，与水下焊接电源I相连接的焊炬4，焊接试样3，和置于焊接试样3外的焊接水槽6，焊接试样3上表面放置中频感应加热线圈5，中频感应加热线圈5由中频感应加热电源2控制。施焊时，中频感应加热线圈5位于焊炬4之前，中频感应加热线圈5距离焊接试样3上表面5mm,感应加热线圈5与焊炬4同步运动。逐渐调节感应加热电源2的频率,使作用到焊接区域的温度由低到高逐渐升至600°C，然后进行焊接。实施例2一种改善水下湿法焊接接头组织性能的方法，包括在水下使用焊炬对焊接试样进行施焊的步骤，和对焊接试样的焊接面进行焊前预热和焊后热处理的步骤。其中焊前预热和焊后热处理均采用外加中频感应加热的方法。如图1所示，与上述方法相对应的改善水下湿法焊接接头组织性能的装置，包括水下焊接电源1，与水下焊接电源I相连接的焊炬4，焊接试样3，和置于焊接试样3外的焊接水槽6，焊接试样3上表面放置中频感应加热线圈5，中频感应加热线圈5由中频感应加热电源2控制。施焊过程中，感应加热线圈5距离焊接试样3上表面8mm附近，感应加热线圈5与焊炬4同步运动。一方面，对焊接区域进行焊前预热:感应加热线圈5置于焊炬4之前，调节感应加热电源2的频率，作用到感应加热线圈5从而提供焊接区域焊前预热的热能量，预热自自然温度状态逐渐升温到600°C左右时，再进行焊接，以降低钢板的冷裂倾向等焊接缺陷；另一方面，当一处焊接完成后，将感应加热线圈5置于焊炬4之后，对焊缝进行焊后热处理，同样调节感应加热电源2的频率，使作用到焊接区域处的热能量由大到小，可以从600°C逐渐降低到25°C。实施例3一种改善水下湿法焊接接头组织性能的方法，包括在水下使用焊炬对焊接试样进行施焊的步骤，和对焊接试样的焊接面进行焊后热处理的步骤。其中焊后热处理采用外加高频感应加热的方法。如图1所示，与上述方法相对应的改善水下湿法焊接接头组织性能的装置，包括水下焊接电源1，与水下焊接电源I相连接的焊炬4，焊接试样3，和置于焊接试样3外的焊接水槽6，焊接试样3上表面放置高频感应加热线圈5，高频感应加热线圈5由高频感应加热电源2控制。施焊时，高频感应加热线圈5位于焊炬4之后，高频感应加热线圈5与焊炬4同步运动。当一处焊接完成后，高频感应加热线圈5置于距离焊缝上表面6mm处，逐渐调节感应加热电源2的频率，使作用到焊接区域的温度由高到低，可以从600°C逐渐降低到25°C，SP完成一个焊后热处理的过程。实施例4用于改善水下湿法焊接接头组织性能的方法与上述实施例1的区别在于，还包括对焊接试样的背面进行焊前预热的步骤。相对应的，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善水下湿法焊接接头组织性能的方法，包括在水下使用焊炬对焊接试样进行施焊的步骤，其特征在于：该方法还包括对焊接试样的焊接面进行焊前预热和/或焊后热处理的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种改善水下湿法焊接接头组织性能的方法，包括在水下使用焊炬对焊接试样进行施焊的步骤，其特征在于:该方法还包括对焊接试样的焊接面进行焊前预热和/或焊后热处理的步骤。2.根据权利要求1所述的改善水下湿法焊接接头组织性能的方法，其特征在于:所述焊前预热和焊后热处理采用外加中频或高频感应加热的方法。3.根据权利要求1或2所述的改善水下湿法焊接接头组织性能的方法，其特征在于:所述焊前预热的温度为25°C -600°C。4.根据权利要求1或2所述的改善水下湿法焊接接头组织性能的方法，其特征在于:所述焊后热处理的温度为25°C -600°C。5.根据权利要求1所述的改善水下湿法焊接接头组织性能的方法，其特征在于:还包括对焊接试样的下表面进行焊前预热和/或焊后热处理的步骤。6.一种改善水下湿法焊接接头组织性能的装置，包括水下焊接电源(I)，与水下焊接电源(I)相连接的焊炬(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洪涛，袁新，冯吉才，胡乐亮，代项羽，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：