一种镍基实心焊丝气体保护焊接方法

摘要

本发明公开了一种镍基实心焊丝气体保护焊接方法,具体包括以下步骤：对焊接坡口进行预处理；在焊接坡口背面张贴陶质衬垫；焊接打底焊道；焊接填充焊道；焊接盖面焊道。本发明方法操作简单、使用方便，通过采用Ar+He的混合气体保护和单脉冲/双脉冲组合焊接模式实现了5Ni钢、9Ni钢等低碳马氏体低温用钢焊接的镍基实心焊丝气体保护焊，提高了焊接效率，减少了焊接过程中的材料浪费，降低了生产成本，提高了焊接质量。

说明书

技术领域

本发明涉及管道焊接技术领域，特别是涉及一种镍基实心焊丝气体保护焊接方法。

背景技术

低碳马氏体低温用钢，与具有优良性能的不锈钢相比，有合金含量少、价格便宜的优点，与低温用铝合金相比，有需用应力大、热膨胀小的优点，因此可以作为LNG液货围护系统材料的重要选择之一。

低碳马氏体低温用钢通常采用镍基焊材作为辅助焊接材料，在焊接建造过程中，目前主要采用焊条电弧焊，焊接效率低下，并且由于焊条容易过热发红引起药皮脱落，每根焊条约有三分之一不能使用，造成严重浪费。而采用药芯焊丝气体保护焊的焊缝，尤其是平、横焊位置，出现了大量密密麻麻的针状小气孔，射线检测不合格，导致了大量的返修工作。经过一系列对比试验研究后发现，即使新拆封的药芯焊丝，如生产时间稍长，仍然会产生大量气孔，无法满足现场建造要求，因此必须研究一种效率高、且能有效防止气孔缺陷的焊接工艺。镍基实心焊丝在焊接中熔池粘度大，不易铺展，易形成侧壁未熔合缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，设计出一种镍基实心焊丝气体保护焊接方法，采用Ar+He的混合气体保护和单脉冲/双脉冲组合焊接模式实现5Ni钢、9Ni钢等低碳马氏体低温用钢焊接的镍基实心焊丝气体保护焊。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种镍基实心焊丝气体保护焊接方法，采用镍基实心焊丝气体保护焊进行焊缝焊接，所述气体为氩、氦混合气体，具体包括以下步骤：

步骤1：对焊接坡口进行预处理；

步骤2：在焊接坡口背面张贴陶质衬垫；

步骤3：焊接打底焊道，所述打底焊道为第一层焊道：

将TPS/i焊机调整为单脉冲焊接模式，采用112A-118A的焊接电流、5m/min的送丝速度焊接打底焊道，打底焊道焊接完成后，采用电动钢丝刷清理焊道表面；

步骤4：焊接填充焊道：

将TPS/i焊机调整为双脉冲焊接模式，双脉冲占空比为65%，采用140A-150A的焊接电流、6m/min-7m/min的送丝速度以分道焊接的方式焊接填充焊道；

步骤5：焊接盖面焊道：

将TPS/i焊机调整为单脉冲焊接模式，采用120A-130A的焊接电流、5m/min-7m/min的送丝速度焊接盖面焊道的第一条焊缝，第一条焊缝焊接完成之后，将TPS/i焊机调整为双脉冲焊接模式，采用120A-150A的焊接电流、6m/min-8m/min的送丝速度以分道焊接的方式按顺序依次焊接其余焊缝，焊接过程中，焊缝余高控制在2mm-4mm。

作为优选地，所述步骤1中对焊接坡口进行预处理的具体步骤为：首先，采用等离子切割法对焊接坡口进行加工，切割时采用氩气或氮气进行焊接保护；然后，采用砂轮将坡口加工面打磨光滑。

作为优选地，所述填充焊接包括两层焊道，即第二层焊道和第三层焊道，所述第二层焊道包括两条焊缝，第三层焊道包括四条焊缝；焊接第二层焊道时，首先，将TPS/i焊机调整为双脉冲焊接模式，双脉冲占空比为65%，以140A-150A的焊接电流、6m/min-7m/min的送丝速度依次焊接两条焊缝；第二层焊道焊接完成后，采用同样大小的焊接电流和送丝速度依次焊接第三层焊道的四条焊缝。

作为优选地，所述氩、氦混合气体中氩气占比为60-80%，剩余气体为氦气。

作为优选地，所述焊接坡口角度为55°-65°，上坡口角度不超过45°。

作为优选地，所述焊接坡口的上坡口角度为35°，下坡口角度为25°。

作为优选地，所述镍基实心焊丝的直径为1.0㎜-1.6㎜。

本发明的积极有益效果：本发明方法操作简单、使用方便，通过采用Ar+He的混合气体保护和单脉冲/双脉冲组合焊接模式实现了5Ni钢、9Ni钢等低碳马氏体低温用钢焊接的镍基实心焊丝气体保护焊，提高了焊接效率，减少了焊接过程中的材料浪费，降低了生产成本；且通过对采用本发明方法焊接而成的试验板进行着色检测，未发现其表面存在气孔，经射线检测，同样未检测到气孔、未熔合等焊接缺陷，且该试验板的力学性能（冲击性能、拉伸强度、弯曲性能）符合标准要求，提高了焊接质量。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为本发明焊接坡口示意图。

图3为本发明的焊道布置图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

结合图1说明本实施方式，本发明的一种镍基实心焊丝气体保护焊接方法，采用镍基实心焊丝气体保护焊进行焊缝焊接，所述气体为氩、氦混合气体。在保护气体中添加氦气，可以增加熔深能力，同时增加熔池的停留时间，有利于气体的逸出。且实心焊丝气体保护焊相对于药芯焊丝而言，由于没有包裹药粉，不存在吸潮的可能性，大大减少产生气孔的来源。氩、氦混合气体中氩气占比为60-80%，剩余气体为氦气，在本实施例中，所述镍基实心焊丝的直径为1.0㎜-1.6㎜。

本申请中，采用福尼斯的TPS/i焊机进行焊接，在双脉冲焊接模式下可以增加对熔池的搅拌，并且有利于气体的逸出；同时焊机补偿功能保证伸出长度变化焊接电流不变，电弧稳定性高，电弧挺度好，有利于熔池的铺展，实现恒熔深焊接，避免镍基实心焊丝在焊接中出现侧壁未熔合的现象。

在本实施例中，以厚度为16mm的9Ni钢横焊位置单面焊双面成形对接焊来具体说明本发明的焊接方法。

本发明的镍基实心焊丝气体保护焊接方法，具体包括以下步骤：

步骤1：对焊接坡口进行预处理。

首先，采用等离子切割法等机械方法对焊接坡口进行加工，切割时采用氩气或氮气进行焊接保护；然后，采用砂轮将坡口加工面打磨光滑。焊前一般不需要对焊接坡口进行预热，潮湿天气时可适当加热以去除湿气，减少焊缝中氢的含量。

所述焊接坡口角度为55°-65°，横焊位置采用非对称坡口，当板厚超过20mm时，为了有利于气体逸出，可适当增加上坡口的角度，但上坡口角度不超过45°，即上坡口角度为35°-45°。本实施例中，上坡口角度为35°，下坡口角度为25°。

步骤2：在焊接坡口背面张贴陶质衬垫，以实现单面焊双面成形。

步骤3：焊接打底焊道，所述打底焊道为第一层焊道（即图2中焊缝1）。

为保证焊缝反面成形的连续性，将TPS/i焊机调整为单脉冲焊接模式。同时为了避免陶质衬垫大量熔化向焊缝中心过渡Si、Al等杂质元素，采用112A-118A的焊接电流、5m/min的送丝速度焊接打底焊道。打底焊道焊接完成后，反面焊缝宽度约7mm-8mm，坡口根部熔合良好，根部两侧熔深达到2mm-3mm；正面焊缝微凸，但与上、下坡口面之间的夹角并不尖锐，采用电动钢丝刷清理焊道表面。所述焊机采用福尼斯的TPS 320i电源，焊丝采用INCONEL Filler Metal 625实心焊丝。

步骤4：焊接填充焊道：

在本实施例中，所述填充焊接包括两层焊道，即第二层焊道和第三层焊道，所述第二层焊道包括两条焊缝（即图2中焊缝2和焊缝3），第三层焊道包括四条焊缝（即图2中焊缝4、焊缝5和焊缝6）。

首先，以分道焊接的方式焊接第二层焊道。焊接第二层焊道时，首先，将TPS/i焊机调整为双脉冲焊接模式，双脉冲占空比为65%，以140A-150A的焊接电流、6m/min-7m/min的送丝速度依次焊接两条焊缝。第二层焊道焊接完成后，采用同样大小的焊接电流和送丝速度依次焊接第三层焊道的四条焊缝；在焊接第三层焊道时，由于坡口宽度增大，焊接时可增加摆动以提高熔敷效率。

步骤5：焊接盖面焊道：

将TPS/i焊机调整为单脉冲焊接模式，采用120A-130A的焊接电流、5m/min-7m/min的送丝速度焊接盖面焊道的第一条焊缝（即图2中焊缝8），第一条焊缝焊接完成之后，将TPS/i焊机调整为双脉冲焊接模式，采用120A-150A的焊接电流、6m/min-8m/min的送丝速度以分道焊接的方式按顺序依次焊接其余焊缝（即图2中焊缝9、焊缝10、焊缝11和焊缝12），焊接过程中，焊缝余高控制在2mm-4mm。

经对采用本发明方法焊接而成的试验板进行着色检测，未发现其表面存在气孔，经射线检测，同样未检测到气孔、未熔合等焊接缺陷，且该试验板的力学性能（冲击性能、拉伸强度、弯曲性能）符合标准要求。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。