【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種焊接方法，尤其涉及一種復合板的焊接方法。
技術介紹
1、因為包含大量的貴金屬元素，鎳基合金的材料單價是低合金碳鋼的數(shù)十倍，因此在需要采用鎳基合金的工程建設中(高耐蝕要求)，材料成本是很重要的考量因素，這時使用鎳基合金復合板就能夠在一定程度上滿足建設需求。
2、然而，因為鎳基合金復合板母材同時包含鎳基合金和碳鋼兩種成分不同的金屬，因此焊接時需要采用不同的焊材對復材層、基材層分別焊接，并在兩者之間添加過渡層，即所謂多層多道焊。這其中，基材層焊接一般是采用碳鋼焊絲，價格較低，而過渡層及復材層都是采用鎳基合金焊材，其價格同樣是碳鋼焊材的數(shù)十倍。如此，隨著焊縫長度的增加，鎳基合金焊材的使用量也會大幅增長，這對于一些大型工程而言是很大一筆建設成本開銷。
3、公開號為cn113042895a，公開日為2021年06月29日，名稱為“一種鎳鋼復合結構的焊接方法”的中國專利文獻公開了：在復材層先焊的情況下同樣利用激光自熔焊完成了復材層的連接，而后碳鋼焊絲配合弧焊方法完成了該焊接順序下鎳基合金復合板的連接，整個連接過程也可以做到不使用碳鋼焊絲，但是其針對的主要是復材層和基材層結合界面處的元素遷移導致的復材層耐蝕性下降的問題，沒有采取措施對碳鋼焊縫的組織種類發(fā)生馬氏體化的問題進行控制。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的之一在于提供一種用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，該方法可以僅使用碳鋼焊材完成鎳基合金復合板的全過程可靠連接，特別是可以使用碳鋼焊材焊接得到過
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術提供了一種用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，所述鎳基合金復合板包括基材層、鎳基合金復材層，所述基材層和鎳基合金復材層的結合界面處具有過渡層；其中所述經(jīng)濟型焊接方法包括步驟：
3、在鎳基合金復合板的焊接截面上對應基材層的位置加工復合坡口，所述復合坡口包括豎向傾斜部、水平部以及設于豎向傾斜部和水平部之間的過渡圓弧；在鎳基合金的焊接截面上對應過渡層的位置開矩形坡口；在鎳基合金復合板的焊接截面上對應鎳基合金復材層的位置不加工坡口；
4、采用激光焊對鎳基合金復材層進行自熔焊；
5、使用與基材層匹配的碳鋼焊絲，采用激光焊對過渡層進行填絲焊接；
6、采用熱絲脈沖鎢極氬弧焊對基材層進行焊接。
7、采用本專利技術所述的焊接方法，避免了碳鋼焊縫因過量熔入過渡層焊縫合金元素而導致的組織整體馬氏化，從而可以使用碳鋼焊材填充過渡層焊縫完成鎳基合金向碳鋼的組織種類良好過渡，實現(xiàn)鎳基合金復合板的可靠連接。將本專利技術應用于工程中鎳基合金復合板構件的焊接過程，可以大幅減少鎳基合金焊材的使用量，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益。
8、進一步地，在本專利技術所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，所述矩形坡口的單邊寬度w1/2≥激光焊的激光光斑半徑。
9、在這種實施方式中，在過渡層焊縫位置向兩側(cè)開矩形坡口，當兩塊鎳基合金復合板進行拼焊時，兩個矩形坡口的寬度之和w1大于激光光斑直徑，可以保證復材層焊縫的激光自熔焊接順利完成并不熔化碳鋼基材。
10、進一步地，在本專利技術所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法中，所述矩形坡口的厚度b3滿足0.2mm≤b3≤0.5b2，式中b2表示鎳基合金復材層表面至其與基材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
11、在這種實施方式中，可以將矩形坡口的厚度b3，即基材層焊縫臺階與基材層和鎳基合金復材層這兩種母材的結合界面的距離，控制在一定范圍內(nèi)且越小越好，但若b3太小，將要求基材層焊縫，特別是第一層的若干焊道施焊時有非常淺的熔深，以避免熔透基材層母材至鎳基合金復材層母材。因此可以將b3的范圍限定在0.2mm≤b3≤0.5b2mm之間。
12、進一步地，在本專利技術所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，所述豎向傾斜部與豎直方向的夾角α≥(1.5b1)°，式中b1表示表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
13、進一步地，在本專利技術所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法中，所述水平部的延伸長度w2≥(5+0.1b1)，式中b1表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
14、在這種實施方式中，為便于后續(xù)熱絲脈沖鎢極氬弧焊的焊接操作，將控制水平部的延伸長度w2≥(5+0.1b1)。
15、進一步地，在本專利技術所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，所述過渡圓弧的半徑r≥0.2w2，式中,w2表示所述水平部的延伸長度，其單位參量為mm。
16、針對較小的矩形坡口的厚度b3的實施方式(例如，上文所述的b3為0.2mm≤b3≤0.5b2的實施方式)，由于這種實施方式會導致碳鋼焊縫施焊時的熱輸入受到較大限制，因此，為了避免在這種情況下產(chǎn)生未熔合焊接缺陷，優(yōu)選地控制過渡圓弧的半徑r≥0.2w2。
17、進一步地，在本專利技術所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，在采用激光焊對鎳基合金復材層進行自熔焊的步驟中：采用的激光光斑直徑≤1mm，控制激光功率為4.0-5.0kw，焊接速度為2.5-3.0m/min，正離焦量為0-5mm。
18、進一步地，在本專利技術所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，在采用激光焊對過渡層進行填絲焊接的步驟中，采用的激光光斑直徑≤1mm。
19、進一步地，在本專利技術所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，在采用激光焊對過渡層進行填絲焊接的步驟中：控制激光功率為5.0-6.0kw，焊接速度為4.0-5.0m/min，正離焦量為5-10mm，送絲速度為0.5-1.0m/min，送絲角度為30-45°。
20、在這種實施方式中，配合特殊設計的坡口形式，過渡層焊縫會向下熔化部分復材層焊縫，可最終保證過渡層焊縫熔入的碳鋼成分(包括碳鋼母材與碳鋼焊絲)與鎳基合金成分的比例不超過1:1，過渡層焊縫仍能夠保持為母相全奧氏體組織。
21、進一步地，在本專利技術所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，在采用熱絲脈沖鎢極氬弧焊對基材層進行焊接的步驟中：控制焊接電壓為13.0-15.0v，峰值電流為160-200a，基值電流為80-120a，占空比為50-80％，脈沖頻率為5-10hz，熱絲電流為80-100a，焊接速度為150-180mm/min，送絲速度為2.6-3.2m/min。
22、在這種實施方式中，通過配合特殊工藝獲得的過渡層焊縫，可保證碳鋼焊縫特別是與過渡層直接接觸的碳鋼焊道相對于復材層焊縫的稀釋率水平低于2.0％，組織不會整體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織。
23、本專利技術所述的鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法較于現(xiàn)有技術具有如下所述的優(yōu)點以及有益效果：
24、本專利技術所述的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，所述鎳基合金復合板包括基材層、鎳基合金復材層，所述基材層和鎳基合金復材層的結合界面處具有過渡層；其特征在于，所述經(jīng)濟型焊接方法包括步驟：
2.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，所述矩形坡口的單邊寬度w1/2≥激光焊的激光光斑半徑。
3.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，所述矩形坡口的厚度b3滿足0.2mm≤b3≤0.5b2，式中b2表示鎳基合金復材層表面至其與基材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
4.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，所述豎向傾斜部與豎直方向的夾角α≥(1.5b1)°，式中b1表示表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
5.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，所述水平部的延伸長度w2≥(5+0.1b1)，式中b1表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
6.如權利要求1所
7.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，在采用激光焊對鎳基合金復材層進行自熔焊的步驟中：采用的激光光斑直徑≤1mm，控制激光功率為4.0-5.0KW，焊接速度為2.5-3.0m/min，正離焦量為0-5mm。
8.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，在采用激光焊對過渡層進行填絲焊接的步驟中，采用的激光光斑直徑≤1mm。
9.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，在采用激光焊對過渡層進行填絲焊接的步驟中：控制激光功率為5.0-6.0KW，焊接速度為4.0-5.0m/min，正離焦量為5-10mm，送絲速度為0.5-1.0m/min，送絲角度為30-45°。
10.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，在采用熱絲脈沖鎢極氬弧焊對基材層進行焊接的步驟中：控制焊接電壓為13.0-15.0V，峰值電流為160-200A，基值電流為80-120A，占空比為50-80％，脈沖頻率為5-10Hz，熱絲電流為80-100A，焊接速度為150-180mm/min，送絲速度為2.6-3.2m/min。
...【技術特征摘要】
1.一種用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，所述鎳基合金復合板包括基材層、鎳基合金復材層，所述基材層和鎳基合金復材層的結合界面處具有過渡層；其特征在于，所述經(jīng)濟型焊接方法包括步驟：
2.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，所述矩形坡口的單邊寬度w1/2≥激光焊的激光光斑半徑。
3.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，所述矩形坡口的厚度b3滿足0.2mm≤b3≤0.5b2，式中b2表示鎳基合金復材層表面至其與基材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
4.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，所述豎向傾斜部與豎直方向的夾角α≥(1.5b1)°，式中b1表示表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
5.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，所述水平部的延伸長度w2≥(5+0.1b1)，式中b1表示基材層表面至其與鎳基合金復材層的結合界面的距離，其單位參量為mm。
6.如權利要求1所述的用于鎳基合金復合板的經(jīng)濟型焊接方法，其特征在于，所述過渡圓弧的半徑r≥0.2w2，式中,w2表示所...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：朱敏，吳巍，王寶森，錢偉方，
申請(專利權)人：寶山鋼鐵股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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