奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊方法

摘要

本发明公开了一种奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊方法，涉及船舶工程焊接技术领域，该方法包括以下步骤：打磨铁素体结构钢的表面；在铁素体结构钢的表面铺设奥氏体不锈钢介质；将奥氏体不锈钢螺柱的焊接端定位在奥氏体不锈钢介质上；启动焊接开关，将奥氏体不锈钢介质熔入焊接接头，完成电弧螺柱焊焊接。本发明能够改善奥氏体不锈钢与铁素体结构钢存在的异种钢焊接性问题。

说明书

技术领域

本发明涉及船舶工程焊接技术领域，具体涉及一种奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊方法。

背景技术

电弧螺柱焊在修造船企业中使用广泛，主要为闸门、坞门的止水橡胶以及船舶、海工产品的防撞橡胶护舷等安装紧固螺柱。电弧螺柱焊是目前生产效率最高、应用最多并以获得很大发展的螺柱焊方法。修造船企业中所用螺柱为防止海水及大气腐蚀，多为304、316等奥氏体不锈钢螺柱，但与螺柱间焊接的结构件多为低碳钢、普低钢等铁素体材质钢材，因异种钢(奥氏体——铁素体)焊接性原因，奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊存在以下问题：(1)稀释作用使焊缝中的奥氏体形成元素的含量减少，出现了淬硬的马氏体组织，导致焊缝易产生裂纹；(2)碳迁移致使焊缝熔合区出现软化和硬化现象；(3)焊接接头在熔合区出现脆性层致使塑性和韧性降低。

由于存在以上这些问题，电弧螺柱焊的应用受到限制，从而只能采用焊条电弧焊或CO₂气体保护焊进行螺柱焊接，导致生产效率低、焊接变形大、焊缝成型差、焊接可达性差以及对焊工技能要求高等一系列问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊方法，该方法能够改善奥氏体不锈钢与铁素体结构钢存在的异种钢焊接性问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊方法，该方法包括以下步骤：

打磨铁素体结构钢的表面；

在所述铁素体结构钢的表面铺设奥氏体不锈钢介质，所述奥氏体不锈钢介质按质量百分数配比是：C0％～0.15％、Mn0.5％～2.5％、Si0％～1％、Cr22.0％～25.0％、Ni12.0％～14.0％、Mo0％～0.75％、Cu0％～0.75％、S0％～0.03％、P0％～0.04％，余量为Fe；

将奥氏体不锈钢螺柱的焊接端定位在所述奥氏体不锈钢介质上；

启动焊接开关，将奥氏体不锈钢介质熔入焊接接头，完成电弧螺柱焊焊接。

在上述技术方案的基础上，将铁素体结构钢的表面经砂轮打磨至金属光泽。

在上述技术方案的基础上，所述奥氏体不锈钢介质为奥氏体不锈钢粉末。

在上述技术方案的基础上，所述奥氏体不锈钢粉末的堆敷厚度为0.5～4.0mm。

在上述技术方案的基础上，所述奥氏体不锈钢粉末的松装密度为2.90～3.15g/cm3、流动性为28s/50g、在压强为600Mpa时压缩性大于等于6.90g/cm3、拉脱拉值小于等于1％。

在上述技术方案的基础上，所述奥氏体不锈钢粉末由颗粒度小于45μm、颗粒度大于等于45μm且小于150μm、颗粒度大于等于150μm且小于180μm和颗粒度大于等于180μm且小于200μm的奥氏体不锈钢颗粒混合而成；其中，颗粒度小于45μm的奥氏体不锈钢颗粒的质量百分比为10％～30％、颗粒度大于等于45μm且小于150μm的奥氏体不锈钢颗粒的质量百分比为59％～90％、颗粒度大于等于150μm且小于180μm的奥氏体不锈钢颗粒的质量百分比为0～10％，颗粒度大于等于180μm且小于200μm的奥氏体不锈钢颗粒的质量百分比为0～1％。

在上述技术方案的基础上，所述奥氏体不锈钢介质为奥氏体不锈钢垫片。

在上述技术方案的基础上，所述奥氏体不锈钢垫片的厚度为0.15～0.5mm。

在上述技术方案的基础上，所述铁素体结构钢为碳素钢或低合金钢，所述碳素钢的屈服强度为195～275MPa，所述低合金钢的屈服强度小于等于360MPa。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明中在奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间增设奥氏体不锈钢介质后，可以起到控制焊缝的熔合比以及调整镍含量以控制熔合区脆性层宽度的作用。有效的解决了目前奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊存在的问题，从而避免了采用焊条电弧焊或CO₂气体保护焊进行螺柱焊接，导致生产效率低、焊接变形大、焊缝成型差、焊接可达性差以及对焊工技能要求高等一系列问题。

附图说明

图1为本发明中奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊方法的流程图。

具体实施方式

以下对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明提供一种奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊方法，该方法包括以下步骤：

S1.打磨铁素体结构钢的表面。

本发明中采用砂轮将铁素体结构钢的表面打磨至金属光泽，铁素体结构钢为碳素钢或低合金钢，其中碳素钢的屈服强度为195～275MPa，低合金钢的屈服强度小于等于360MPa。

S2.在铁素体结构钢的表面铺设奥氏体不锈钢介质，奥氏体不锈钢介质按质量百分数配比是：C0％～0.15％、Mn0.5％～2.5％、Si0％～1％、Cr22.0％～25.0％、Ni12.0％～14.0％、Mo0％～0.75％、Cu0％～0.75％、S0％～0.03％、P0％～0.04％，余量为Fe。

本发明中的奥氏体不锈钢介质为奥氏体不锈钢粉末或者奥氏体不锈钢垫片。当选用奥氏体不锈钢粉末作为介质时，奥氏体不锈钢粉末的堆敷厚度为0.5～4.0mm，即在奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢之间堆敷厚度为0.5～4.0mm的奥氏体不锈钢粉末。其中奥氏体不锈钢粉末的松装密度为2.90～3.15g/cm3、流动性为28s/50g、在压强为600Mpa时压缩性大于等于6.90g/cm3、拉脱拉值小于等于1％。

本发明中的奥氏体不锈钢粉末由颗粒度小于45μm、颗粒度大于等于45μm且小于150μm、颗粒度大于等于150μm且小于180μm和颗粒度大于等于180μm且小于200μm的奥氏体不锈钢颗粒混合而成；其中，颗粒度小于45μm的奥氏体不锈钢颗粒的质量百分比为10％～30％、颗粒度大于等于45μm且小于150μm的奥氏体不锈钢颗粒的质量百分比为59％～90％、颗粒度大于等于150μm且小于180μm的奥氏体不锈钢颗粒的质量百分比为0～10％，颗粒度大于等于180μm且小于200μm的奥氏体不锈钢颗粒的质量百分比为0～1％。奥氏体不锈钢粉末的工艺性能见下表：

奥氏体不锈钢粉末工艺性能表

当选用奥氏体不锈钢垫片作为介质时，本发明中的奥氏体不锈钢垫片的厚度为0.15～0.5mm。

S3.将奥氏体不锈钢螺柱的焊接端定位在所述奥氏体不锈钢介质上。

本发明中的奥氏体不锈钢介质适用于06Cr18Ni9、00Cr19Ni10、0Cr17Ni12Mo2、06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、06Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2、0Cr18Ni10Ti、022Cr17Ni12Mo2、06Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr19Ni13Mo3、06Cr17Ni12Mo2Ti、06Cr19Ni13Mo3、00Cr19Ni13Mo3、022Cr19Ni13Mo3以及06Cr17Ni12Mo2材质的奥氏体不锈钢螺柱焊接。

S4.启动焊接开关，将奥氏体不锈钢介质熔入焊接接头，完成电弧螺柱焊焊接。

由于奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊存在以下问题：(1)稀释作用使焊缝中的奥氏体形成元素的含量减少，出现了淬硬的马氏体组织，导致焊缝易产生裂纹；(2)碳迁移致使焊缝熔合区出现软化和硬化现象；(3)焊接接头在熔合区出现脆性层致使塑性和韧性降低。本发明中在奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间增设奥氏体不锈钢介质后，可以起到控制焊缝的熔合比以及调整镍含量以控制熔合区脆性层宽度的作用。有效的解决了目前奥氏体不锈钢螺柱与铁素体结构钢间的电弧螺柱焊存在的问题，从而避免了采用焊条电弧焊或CO₂气体保护焊进行螺柱焊接，导致生产效率低、焊接变形大、焊缝成型差、焊接可达性差以及对焊工技能要求高等一系列问题。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。