專利名稱：一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接工藝，尤其是涉及一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法。
背景技術(shù)：
大型葉片因材質(zhì)特殊、澆注技術(shù)難度大、制造工藝復(fù)雜，過去長期依賴進口。目前，經(jīng)過國內(nèi)一些公司的研發(fā)，已基本掌握了這種大型裝備的生產(chǎn)制造。其材質(zhì)為ZG06Crl3Ni4Mo，屬于低碳馬氏體不銹鋼。為減少葉片使用中發(fā)生空蝕和泥沙磨損、減少葉片疲勞裂紋，增加發(fā)電效率的可靠性、穩(wěn)定性，顧客對葉片的內(nèi)外質(zhì)量都有著很嚴格的要求。力學(xué)性能主要指標(biāo)抗拉強度> 800MPa，(TC沖擊韌性AKvS 100J。對于葉片上缺陷的補焊，焊接焊縫的-20°C沖擊韌性要求AKv ^ 35J。葉片整體要進行無損探傷檢測，對葉片超標(biāo)缺陷需要挖除干凈，按照提交顧客審批的焊接工藝進行焊補。焊補后對葉片整體進行 焊后消應(yīng)力，并對焊接處進行NDT復(fù)檢，硬度檢測。目前雖然通過化學(xué)成分和熱處理工藝優(yōu)化調(diào)配已實現(xiàn)了葉片高屈強比和高塑韌性的綜合性能要求抗拉強度平均在820MPa以上，(TC沖擊韌性AKv基本在120J以上，_20°C的AKv也在100J以上。但是焊縫的沖擊韌性很難達到要求目前還沒有解決這種問題的辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種工藝方法獨特、在原焊接工藝方案的基礎(chǔ)上提高焊材的Nieq/Creq當(dāng)量比、降低焊接線能量、降低外來碳滲入焊縫、同時略微提高焊后回火溫度的一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法。為了實現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明通過如下方式實現(xiàn)
一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法，其特征是該方法包括如下步驟
a.焊前處理用清渣器或砂輪打磨掉焊接缺陷及其周邊200mm范圍內(nèi)的碳黑；
b.預(yù)熱采用天然氣預(yù)熱，預(yù)熱溫度為50 100°C;溫度測試用手持式紅外線測溫儀；
c.焊接選用手工電弧焊，焊條材質(zhì)為C彡0.04%, Si ( 0. 6%，Mn ( I. 0%，Cr=12. 0 13. 5%, Mo=O. 4 0. 6%, Ni=3. 8 5. 0%，采用小5. 0的焊條，焊接電流為160 230A、電壓為19 25V、焊接速度為MinlOcm/min，單道焊縫的寬度為6 10mm，厚度為3 5mm，焊接線能量為8. 4 10. 2 KJ/cm，層間溫度為150 200°C ；
d.焊后熱處理熱處理溫度為540 570°C。本發(fā)明有如下效果
I)工藝簡單，可操作性強本發(fā)明提供的方法為a、焊前處理用砂輪機將氣刨過的缺陷表面鏟磨掉I 2_，用清渣器或砂輪打磨掉焊接缺陷及其周邊200_范圍內(nèi)的碳黑及鐵銹山、預(yù)熱采用天然氣預(yù)熱，預(yù)熱溫度為50 10(TC;溫度測試用手持式紅外線測溫儀；c、焊接選用手工電弧焊，焊條材質(zhì)為C彡0. 04%, Si ( 0. 6%，Mn ( I. 0%，Cr=12. 0 13. 5%，Mo=O. 4 0. 6%,Ni=3. 8 5. 0%，采用5. 0的焊條，焊接電流為160 230A、電壓為19 25V、焊接速度為MinlOcm/min，單道焊縫的寬度為6 10mm，厚度為3 5mm，焊接線能量為8. 4 10. 2 KJ/cm，層間溫度為150 200°C ;d、焊后熱處理熱處理溫度為540 570°C ；采用以上的工藝控制措施，焊接區(qū)平均硬度能夠控制在HB285左右，-20°C的AKv均值為40J左右，達到大于35J的顧客要求，比改進前提高了 100%。而采用以上方法，工藝簡單，可操作性強。2)控制焊材的Nieq/Creq當(dāng)量比本發(fā)明根據(jù)大量的葉片本體的化學(xué)成分與組織的對照統(tǒng)計結(jié)果，得出當(dāng)Nieq/Creq=0. 42 0. 45時，正回火組織中基本沒有5鐵素體且綜合性能較好。其中，Nieq %= Ni + 30 (C + N) +0. 5Mn (%)，Creq% = Cr + Mo + I. 5Si(%)，式中各元素為質(zhì)量百分數(shù)％。據(jù)此對要求與母材成分相近的等強度的馬氏體型焊接材料重點成分進行控制，滿足Nieq/Creq比要求。3)降低焊接線能量根據(jù)焊接線能量的表達式E= n (n/v)，式中u—電弧電壓(V)，I一焊接電流(A)，V—焊接速度(m/s)，n 一功率有效系數(shù)(焊條電弧焊為0.74 ·0. 87、埋弧焊為0. 77 0. 90、交流鎢極氬弧焊為0. 68 0. 85、直流鎢極氬弧焊為0. 78 0.85)，無特別說明時，取中間值。優(yōu)先選用手工電弧焊(SMAW)，采用￠5.0的焊條。將焊接線能量由原來的10. 2 15. 6KJ/ cm,降低到8. 4 10. 2 KJ/ cm。層間溫度控制在200°C以下。焊補缺陷時預(yù)熱溫度降到100°C以下。因減小了焊縫熱輸入，細化了熱影響區(qū)過熱區(qū)的晶粒度，減少了焊縫組織冷卻過程中碳化物析出，減少Cr在焊接中的燒損，減小空氣中的N滲入焊縫的機會。從而保證了焊縫化學(xué)成分的穩(wěn)定和金相組織的優(yōu)良。焊接后未進行焊后熱處理，焊縫金屬硬度即可控制在HB32(T340，用原焊接參數(shù)焊接的焊縫金屬硬度在HB340以上。4)降低外來碳滲入焊縫因葉片材質(zhì)為超低碳馬氏體不銹鋼，碳元素的增加，會提高焊縫硬度，同時，惡化沖擊韌性。故嚴格杜絕在焊接過程中的焊縫增碳行為。措施有1)避免碳弧氣刨過的缺陷坑表面增碳。對采用碳弧氣刨過的葉片缺陷，用砂輪機將氣刨過的缺陷表面鏟磨掉I 2_，鏟磨光亮再焊，即使缺陷表面有增碳現(xiàn)象，可被鏟磨掉。2)避免火焰預(yù)熱對焊接缺陷處增碳。我公司對葉片缺陷位置處采用天然氣預(yù)熱，因為天然氣燃燒不充分，會在鑄件表面留下厚厚的碳黑。為此需要在焊接前，用清渣器及砂輪仔細打磨掉焊接缺陷及其周邊200_范圍內(nèi)的碳黑，防止碳滲入焊縫尤其是熱影響區(qū)內(nèi)，惡化焊縫組織性能并降低沖擊韌性。5)稍微提高焊后消應(yīng)力溫度。因顧客規(guī)定焊后回火溫度必須低于性能熱處理的回火溫度，且要高于539°C。在兼顧葉片高強度所需求的回火溫度范圍下，確定葉片正常焊后熱處理溫度為540 570°C。根據(jù)具體鑄件性能的情況，選用較高的焊后回火溫度，如5650C，并保持足夠的回火時間，使焊縫M組織得到充分的分解軟化。同時，鑄件殘余應(yīng)力消除的更徹底。
具體實施例方式一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法，其特征是該方法包括如下步驟a.焊前處理用砂輪機將氣刨過的缺陷表面鏟磨掉I 2_，用清渣器或砂輪打磨掉焊接缺陷及其周邊200_范圍內(nèi)的碳黑及鐵銹；
b.預(yù)熱采用天然氣預(yù)熱，預(yù)熱溫度為50 100°C;溫度測試用手持式紅外線測溫儀；
c.焊接選用手工電弧焊，焊條材質(zhì)為C彡0.04%, Si ( 0. 6%，Mn ( I. 0%，Cr=12. 0
13.5%, Mo=O. 4 0. 6%, Ni=3. 8 5. 0%，采用小5. 0的焊條，焊接電流為160 230A、電壓為19 25V、焊接速度為MinlOcm/min，單道焊縫的寬度為6 10mm，厚度為3 5mm，焊接線能量為8. 4 10. 2 KJ/cm，層間溫度為150 200°C ；
d.焊后熱處理熱處理溫度為540 570°C。
權(quán)利要求
1.一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法，其特征是該方法包括如下步驟 a.焊前處理用砂輪機將氣刨過的缺陷表面鏟磨掉I 2_，用清渣器或砂輪打磨掉焊接缺陷及其周邊200_范圍內(nèi)的碳黑及鐵銹； b.預(yù)熱采用天然氣預(yù)熱，預(yù)熱溫度為50 100°C;溫度測試用手持式紅外線測溫儀； c.焊接選用手工電弧焊，焊條材質(zhì)為C彡0.04%, Si ( 0. 6%，Mn ( I. 0%，Cr=12. 0 13. 5%, Mo=O. 4 0. 6%, Ni=3. 8 5. 0%，采用小5. 0的焊條，焊接電流為160 230A、電壓為19 25V、焊接速度為MinlOcm/min，單道焊縫的寬度為6 10mm，厚度為3 5mm，焊接線能量為8. 4 10. 2 KJ/cm，層間溫度為150 200°C ； d.焊后熱處理熱處理溫度為540 570°C。
2.如權(quán)利要求I所述的一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法，其特征是所述焊前處理用砂輪機將氣刨過的缺陷表面鏟磨掉I 2_，用清渣器或砂輪打磨掉焊接缺陷及其周邊200_范圍內(nèi)的碳黑及鐵銹。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種焊接工藝，尤其是涉及一種提高低碳馬氏體不銹鋼焊縫低溫沖擊韌性的焊接方法，該方法為焊前處理、預(yù)熱、焊接和焊后熱處理熱處理溫度為540～570℃；本發(fā)明提供的工藝方法獨特、在原焊接工藝方案的基礎(chǔ)上提高焊材的Nieq/Creq當(dāng)量比、降低焊接線能量、降低外來碳滲入焊縫、同時略微提高焊后回火溫度。
文檔編號B23K9/00GK102794538SQ20121025470
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者馬進, 曹鵬, 陳得潤, 彭凡, 張俊勇, 李文輝, 李成志, 馬金鑫, 張立文 申請人:寧夏共享集團有限責(zé)任公司, 寧夏共享鑄鋼有限公司