一種耐候鋼的同鋼種焊接工藝及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋼材焊接方法，具體涉及一種耐候鋼的同鋼種焊接工藝及其應(yīng) 用，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在國(guó)內(nèi)制造業(yè)中，有關(guān)船用SCR反應(yīng)器殼體所用材料及制造還未有資料報(bào)道。有關(guān) SCR脫銷技術(shù)主要用在火電廠，且絕大多數(shù)引用國(guó)外的煙氣脫銷技術(shù)。其反應(yīng)器殼體材料選 用低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345(16MnR)進(jìn)行制造。由于反應(yīng)器內(nèi)溫度較高，錳鋼在高于425°C溫度下 長(zhǎng)期使用時(shí)，鋼中碳化物相有石墨化傾向，并且在高溫下鋼材的強(qiáng)度折減較多。另外，煙氣 中含有S〇2介質(zhì)，在露點(diǎn)溫度冷凝后，會(huì)對(duì)反應(yīng)器殼體產(chǎn)生腐蝕性。而16MnR的耐腐蝕性較 差。在焊接加工過(guò)程中，為了防止裂紋及應(yīng)力集中，一般需要將Q345(16MnR)工件進(jìn)行整體 或局部預(yù)熱。這不僅會(huì)浪費(fèi)資源，還會(huì)惡化工人的勞動(dòng)條件。不銹鋼(如316L)具有較好的耐 熱性耐酸性，若SCR殼體整體采用不銹鋼制作，其成本會(huì)上升7-8倍，使反應(yīng)器制造成本上 升。
[0003] 耐候鋼，即通過(guò)添加少量的合金元素如Cu、P、Cr、Ni等，使其在金屬基體表面形成 保護(hù)層，以提高耐大氣腐蝕性能的鋼。主要應(yīng)用在車輛、集裝箱、建筑、塔架或結(jié)構(gòu)件等結(jié)構(gòu) 中，具有較好的耐大氣腐蝕性能。利用它的耐銹性能，能使構(gòu)件具有抗腐蝕、延長(zhǎng)使用壽命、 減少涂裝、環(huán)保和省工節(jié)能等特點(diǎn)。〇9CuPCrNi-A耐候鋼是在Q355NH耐候鋼基礎(chǔ)上，提高P、 Cr等耐腐蝕性元素的含量而成的。由于P元素的增加，會(huì)提高焊接接頭的冷裂性，因此對(duì)耐 候鋼的焊接工藝要求嚴(yán)格。
[0004] 專利公布號(hào)CN 102990207A的中國(guó)專利公開了"耐候鋼板材的焊接方法"。其特點(diǎn) 是采用鎢極氬弧焊接的方法進(jìn)行打底層焊接，熔化極混合氣體保護(hù)焊接的方法進(jìn)行填充蓋 面，然后用鎢極氬弧焊對(duì)焊趾處進(jìn)行重熔。
[0005] 專利公布號(hào)CN103111733A的中國(guó)專利公開了 "高耐候鋼與不銹鋼的焊接方法"。其 特點(diǎn)是耐候鋼與不銹鋼的坡口鈍邊厚度為〇-lmm，采用熔化極混合氣體保護(hù)焊接進(jìn)行打底、 填充、蓋面焊接。
[0006] 專利公布號(hào)CN103111733A的中國(guó)專利公開了 "一種耐候鋼Q355NHD的焊接方法"。 其特點(diǎn)是采用實(shí)芯焊絲，C02作為保護(hù)氣體，采用雙絲埋弧焊或單絲埋弧焊進(jìn)行對(duì)接接頭的 焊接。
[0007] 專利公布號(hào)CN102837105A的中國(guó)專利公開了 "一種橋梁用Q345qDNH耐候鋼的焊接 方法"。其特點(diǎn)是對(duì)于板厚< 20mm的奶厚鋼板，焊前不預(yù)熱，采用單邊V型坡口，鈍邊尺寸為 0-2mm，留6mm間隙，坡口角度為45°，背面襯陶瓷襯墊，采用藥芯焊絲C02氣體保護(hù)半自動(dòng)焊 接。
[0008] 以上的耐候鋼焊接專利中，當(dāng)采用C02氣體保護(hù)半自動(dòng)焊接時(shí)，幾乎都采用了富氬 氣體進(jìn)行焊接，或采用背面襯陶質(zhì)襯墊，6mm大間隙，進(jìn)行C02半自動(dòng)焊接，增加了填充材料 的消耗。為了滿足〇9CuPCrNi-A耐候鋼在船用柴油機(jī)SCR反應(yīng)器上的應(yīng)用，并得到性能合格 的焊接接頭，本發(fā)明提供了一種技術(shù)方案簡(jiǎn)單、適應(yīng)范圍廣、效率較高、焊接變形小，實(shí)施效 果均符合船級(jí)社相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求的焊接工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有船舶柴油機(jī)SCR反應(yīng)器制造用材的不足，解決SCR反 應(yīng)器的制造中的選材和焊接工藝問(wèn)題，提供一種耐候鋼的同鋼種焊接工藝及其應(yīng)用，采用 藥芯焊絲CO 2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊接方式，達(dá)到接頭力學(xué)性能優(yōu)良、熔渣保護(hù)、耐候性良好同 時(shí)焊接效率較高的效果，具有工藝簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0010] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0011] -種耐候鋼的同鋼種焊接工藝，其特征在于:所述的同鋼種焊接工藝采用藥芯焊 絲CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊接方法，包括：
[0012] 1)所述耐候鋼為09CuPCrNi-A，其厚度為12mm，結(jié)構(gòu)是板材或管材；
[0013] 2)焊接材料選用耐候鋼GFR-81W2藥芯焊絲，直徑為1.2mm，化學(xué)成分符合標(biāo)準(zhǔn)AWS A5.29E81T1-W2C；
[0014] 3)焊接接頭形式采用對(duì)接，接縫形式為V形坡口，該坡口角度為60°，根部間隙為1-2mm；
[0015] 4)焊縫采用多層焊接，層與層之間溫度不超過(guò)150°C。
[0016] 所述的同鋼種焊接工藝可以預(yù)熱120-150°c，或不采用預(yù)熱。
[0017] 對(duì)接接頭的焊接順序?yàn)椋?br>[0018] a.將機(jī)械加工后的坡口兩側(cè)各20_進(jìn)行打磨，使之露出金屬光澤；
[0019] b.進(jìn)行定位焊接，坡口間隙控制在l-2mm;
[0020] c.預(yù)熱 120°C_150°C 或不預(yù)熱；
[0021] d.采用與定位焊相同的參數(shù)進(jìn)行打底層焊接；
[0022] e.進(jìn)行填充層焊接；
[0023] f.進(jìn)行.反面請(qǐng)根，并進(jìn)行蓋面1焊接；
[0024] g.進(jìn)行蓋面2焊接；
[0025] h.采用石棉氈進(jìn)行保溫緩冷。
[0026]所述的同鋼種焊接工藝在各工序焊接中的參數(shù)如下：
[0027] 定位焊縫:保護(hù)氣體流量15-20L/min，焊接電流110-130A，焊接電壓20-21V，焊接 速度25-35cm/min，反接，擺幅為l-3mm，熱輸入量7-9KJ/cm;
[0028] 打底層焊縫:保護(hù)氣體流量15-20L/min，焊接電流150-170A，焊接電壓20-21V，焊 接速度25-35cm/min，反接，擺幅為l-3mm，熱輸入量10-12KJ/cm;
[0029] 填充層焊縫:保護(hù)氣體流量15-20L/min，焊接電流170-190A，焊接電壓21-22V，焊 接速度25-35cm/min，反接，擺幅為4-6mm，熱輸入量12-14KJ/cm;
[0030] 蓋面層焊縫:保護(hù)氣體流量15-20L/min，焊接電流190-210A，焊接電壓24-25V，焊 接速度20_24cm/min，反接，擺幅為5-7mm，熱輸入量20-22KJ/cm;
[0031] 封底層焊縫:保護(hù)氣體流量15-20L/min，焊接電流190-210A，焊接電壓23-24V，焊 接速度25-35cm/min，反接，擺幅為4-6mm，熱輸入量15-17KJ/cm〇
[0032] 所述的耐候鋼的同鋼種焊接工藝在船舶柴油機(jī)SCR反應(yīng)器制造上的應(yīng)用。
[0033]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下益處：
[0034] 1)本發(fā)明合理地選擇了 SCR反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)材料為耐候鋼09CuPCrNi-A，該材料是在 低碳鋼的基礎(chǔ)上通過(guò)加入能提高耐大氣腐蝕性能的合金元素?zé)崛槎?，其組織為塊狀和條 狀的鐵素體加少量的珠光體，含碳量較低，塑性和韌性較高，焊接性能好，具有較好的耐腐 蝕性能；因此，本應(yīng)用材料耐候鋼〇9CuPCrNi-A較常規(guī)的材料低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345和不銹鋼 316L，作為SCR反應(yīng)器的制造材料，可獲得既滿足耐熱耐腐蝕性好、強(qiáng)度高和焊接工藝性好 的要求，又降低成本的效果。
[0035] 2)本發(fā)明合理地選擇焊接材料，使形成的焊縫金屬同時(shí)含有鎳、鉻、銅等起耐腐蝕 性作用的元素，保證了焊縫金屬的耐腐蝕性等同于母材金屬。
[0036] 3)本發(fā)明采用藥芯焊絲氣體保護(hù)焊接，既具有熔渣保護(hù)特點(diǎn)又具有半自動(dòng)焊接優(yōu) 點(diǎn)，熔敷效率高，提高了生產(chǎn)效率。
[0037] 4)本發(fā)明采用了多層焊接，充分利用前層焊縫對(duì)后層焊縫的預(yù)熱，后層焊縫對(duì)前 層焊縫的熱處理作用，從而改變了焊接接頭的組織及應(yīng)力分布，可以取消耐候鋼的焊前預(yù) 熱，簡(jiǎn)化了焊接工藝，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
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