一种铁素体不锈钢的随焊激冷焊接方法

摘要

本发明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。

主权项

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(13)为圆筒形，用铝合金材料制作，液氮激冷枪(13)内为液氮腔(26)，在液氮激冷枪(13)的左部设有喷液嘴(27)，在喷液嘴(27)内设有4个出液口(28)，在喷液嘴(27)的外端部设有导液丝(29)；在液氮激冷枪(13)的右端部设有安装环(30)，并由螺栓(31)固定；(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在焊接工作台上进行，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；焊接工作台为卧式，在焊接工作台(1)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(1)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(1)的右部设有液氮罐(22)及液氮管(21)、液氮泵(20)，并联接液氮激冷枪(13)，液氮激冷枪(13)对准两被焊不锈钢板焊接坡角；在焊接工作台前部控制面板上设置显示屏(3)、指示灯(2)、焊接电源调控器(9)、工作台纵横调控器(25)、液氮泵调控器(8)；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；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。