一种304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺制造技术

本发明专利技术提供一种304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺，该埋弧焊焊接工艺步骤包括：一、焊接坡口加工；二、焊前准备；三、焊接：采用焊接小车对正面坡口进行打底层焊接，完成后再进行正面埋弧焊焊接；将完成正面埋弧焊的两304L不锈钢厚板翻身，然后对反面坡口进行等离子碳弧气刨清根；采用焊接小车对完成清根的反面坡口进行背面埋弧焊焊接；四、焊后处理，本发明专利技术根据304L不锈钢的成分及性能，对焊接坡口尺寸和焊接工艺进行优化，并合理匹配焊材，以保证焊接接头的质量，防止收缩变形、夹渣、气孔、晶粒粗大等缺陷的产生，在零下20℃时具有良好的力学性能，尤其是具有良好的低温冲击韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺
本专利技术属于焊接
，具体涉及一种船舶建造过程中使用的304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺。
技术介绍
目前，为了适应恶劣的海洋工作环境，一些超大型集装箱船的内底板采用厚度为45mm的304L不锈钢钢板焊接而成以满足大型集装箱船如双燃料舱区域的强度、刚度、稳定性低温冲击性能和抗腐蚀性能的要求。而304L不锈钢属于奥氏体不锈钢，具有热导率小、熔点低、线胀系数大的特点，在焊接时，若焊缝金属高温停留时间长，容易形成粗大的铸态组织(即晶粒粗大)，从而产生较大的应力和变形，残余应力的存在进一步引起焊接热应力裂纹和应力腐蚀开裂，降低焊缝的韧性和强度，影响船舶建造周期。另外，随着钢板厚度的增加，焊接难度加大，在焊接过程中极易产生焊缝裂纹、气孔、层间夹渣等焊接缺陷，而焊接坡口、焊材、焊接工艺参数的合理设计和选择直接影响焊接接头的质量。例如当坡口结构及尺寸设计不合理时，容易导致波浪变形、收缩变形，无法保证钢板表面的平整度，需要进行校正和/或返修，降低生产效率，增加生产成本；例如当焊接热输入太大，晶粒容易长大，对焊缝组织和力学性能都有极为不利的影响，而焊接热输入太小，虽然不会因熔池过热导致晶粒长大，但焊接生产效率低，增加生产成本；因此，合理的X型坡口尺寸设计、合理的匹配焊材、优化的焊接工艺参数，不仅能避免晶间腐蚀或热裂纹等缺陷，还会大大提高生产效率、提高焊接接头质量、节省材料和能源，并可改善劳动条件、降低劳动强度。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术设计的目的在于提供一种304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺，针对304L不锈钢厚板的特定成分范围和技术条件，优化X型坡口尺寸，合理匹配焊材、优化焊接工艺参数以解决焊接变形和焊接热输入较大引起的晶粒粗大、晶间腐蚀等问题，提高焊接接头质量，保证其具有良好的力学性能，确保探伤一次性合格。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺,该埋弧焊焊接工艺步骤包括：一、焊接坡口加工：将待焊接的304L不锈钢厚板加工出双面X型坡口，正面坡口角度为60°±5°，钝边长度为4mm～5mm，坡口间隙为0mm～1mm，反面坡口角度为70°±5°，反面坡口深度为1/3tmm～2/5tmm，其中，t为待焊接的304L不锈钢厚板的厚度；二、焊前准备：选用与待焊接的304L不锈钢厚板性能相匹配的焊丝和碱性焊剂，并对碱性焊剂进行烘培处理，烘培温度为300℃～350℃，烘培时间为2h；三、焊接：A、采用焊接小车对正面坡口进行打底层焊接，完成后再进行正面埋弧焊焊接；所述打底层焊接的工艺参数为：焊接电流390A～420A，焊接电压32V～35V，焊接速度27cm/min～30cm/min，焊接热输入27.6KJ/cm～32.3KJ/cm；所述正面埋弧焊焊接的工艺参数为：焊接电流400A～430A，焊接电压34V～37V，焊接速度25cm/min～30cm/min，焊接热输入27KJ/cm～36KJ/cm。B、将完成正面埋弧焊的两304L不锈钢厚板翻身，然后对反面坡口进行等离子碳弧气刨清根；C、采用焊接小车对完成清根的反面坡口进行背面埋弧焊焊接；所述背面埋弧焊焊接的工艺参数为：焊接电流400A～430A，焊接电压34V～37V，焊接速度25cm/min～30cm/min，焊接热输入27KJ/cm～36KJ/cm；本专利技术根据304L不锈钢的成分及性能，选用合适的坡口结构、焊材和焊接工艺，保证焊接接头具有良好的力学性能。本专利技术选用双面X型坡口结构，以抑制波浪变形的产生，且坡口角度要适中，坡口角度过小，不利于脱渣，容易产生夹渣缺陷；坡口角度过大，影响焊接变形，本专利技术设定正面坡口角度为60°±5°，反面坡口角度为70°±5°。由于焊接时采用先正面埋弧焊再背面埋弧焊的方式，需要选用合适的反面坡口深度，以纠正正面埋弧焊引起的收缩变形，确保焊接完成的钢板表面平整，避免后期进行校正和返修工序，当反面坡口深度太大，需要填充的金属增多，引起的收缩变形加大，钢板容易向下弯曲，而反面坡口深度太小又无法纠正正面埋弧焊引起的收缩变形，故本专利技术设定反面坡口深度为1/3tmm～2/5tmm，其中，t为待焊接的304L不锈钢厚板的厚度；为了确保钝边熔透，并防止其烧穿，本专利技术将钝边长度设置为4mm～5mm；为了在确保钝边熔透的情况下，减少需要的填充金属以降低焊接成本，本专利技术将坡口间隙设置为0mm～1mm。焊接接头的强韧性是由成分及焊接热循环等条件决定的，不同的焊接工艺会导致焊缝和热影响区产生不同的组织，从而得到不同的强韧性能。焊接热输入是影响焊接接头低温冲击韧性的关键。在较大焊接热输入条件下，焊缝金属产生粗大的先共析铁素体，而粗晶区产生粗大的粒状贝氏体甚至产生魏氏组织，使得焊接接头低温冲击韧性降低。较小的热输入虽然不会强烈恶化焊接接头的低温韧性，但是小的焊接热输入的焊接效率低。本专利技术设定打底层焊接热输入为27.6KJ/cm～32.3KJ/cm，正面埋弧焊和背面埋弧焊的焊接热输入为27KJ/cm～36KJ/cm，可保证得到可靠的焊接接头。焊接电流要适中，焊接电流过大时，容易引起焊漏、烧穿、产生裂纹等缺陷，且焊件的变形大，焊缝区晶粒粗大，对焊缝组织和力学性能都有极为不利的影响；焊接电流过小时，容易引起未焊透、未熔合、夹渣以及焊缝成型不良等缺陷。焊接电压必须与焊接电流配合选择，通常焊接电流与焊接电压成正比，焊接电流和焊接电压的一定的条件下，随着焊接速度增加，将使焊缝宽度和熔深减小。本专利技术设定打底层焊接的工艺参数为：焊接电流390A～420A，焊接电压32V～35V，焊接速度27cm/min～30cm/min，正面埋弧焊和背面埋弧焊焊接的工艺参数为：焊接电流400A～430A，焊接电压34V～37V，焊接速度25cm/min～30cm/min，以保证得到可靠的焊接接头。进一步地，所述焊前准备还包括：对焊接坡口处的空气进行除湿处理，直至焊接坡口处的空气湿度低于75％，防止在焊接过程中产生气孔。进一步地，所述焊前准备还包括：将焊接坡口及两侧各20mm范围内的锈蚀、油污、水垢、氧化物等影响焊接质量的物质清理干净，并打磨露出金属光泽，以保证焊接质量。进一步地，所述焊接小车包括导轨、行走小车以及设置在所述行走小车上的焊枪和红外装置，所述焊枪连接于焊机，以实现自动化焊接，提高焊接效率。进一步地，所述焊丝是直径为2.4mm～4.0mm的GWS-316L焊丝，其化学成分及质量百分比满足：C：0.015％～0.03％，Si：0.57％～1.0％，Mn:0.5％～2.5％，P:0.015％～0.025％，S:0.012％～0.020％，Cr:18％～20％，Mo:2.0％～3.0％，Ni:11％～14％，Cu:0％～0.02％，其余为Fe，以保证焊接接头的质量。进一步地，所述碱性焊剂为GXS-300碱性烧结焊剂，其化学成分及质量百分比满足：CaO+MgO+MnO:50％～60％，SiO2:本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺，其特征在于，所述埋弧焊焊接工艺步骤包括：/n一、焊接坡口加工：将待焊接的304L不锈钢厚板加工出双面X型坡口，正面坡口角度为60°±5°，钝边长度为4mm～5mm，坡口间隙为0mm～1mm，反面坡口角度为70°±5°，反面坡口深度为1/3t mm～2/5t mm，其中，t为待焊接的304L不锈钢厚板的厚度；/n二、焊前准备：选用与待焊接的304L不锈钢厚板相匹配的焊丝和碱性焊剂，并对碱性焊剂进行烘培处理，烘培温度为300℃～350℃，烘培时间为2h；/n三、焊接：/nA、采用焊接小车对正面坡口进行打底层焊接，完成后再进行正面埋弧焊焊接；所述打底层焊接的工艺参数为：焊接电流390A～420A，焊接电压32V～35V，焊接速度27cm/min～30cm/min，焊接热输入27.6KJ/cm～32.3KJ/cm；所述正面埋弧焊焊接的工艺参数为：焊接电流400A～430A，焊接电压34V～37V，焊接速度25cm/min～30cm/min，焊接热输入27KJ/cm～36KJ/cm；/nB、将完成正面埋弧焊的两304L不锈钢厚板翻身，然后对反面坡口进行等离子碳弧气刨清根；/nC、采用焊接小车对完成清根的反面坡口进行背面埋弧焊焊接；所述背面埋弧焊焊接的工艺参数为：焊接电流400A～430A，焊接电压34V～37V，焊接速度25cm/min～30cm/min，焊接热输入27KJ/cm～36KJ/cm。/n...

【技术特征摘要】
1.一种304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺，其特征在于，所述埋弧焊焊接工艺步骤包括：
一、焊接坡口加工：将待焊接的304L不锈钢厚板加工出双面X型坡口，正面坡口角度为60°±5°，钝边长度为4mm～5mm，坡口间隙为0mm～1mm，反面坡口角度为70°±5°，反面坡口深度为1/3tmm～2/5tmm，其中，t为待焊接的304L不锈钢厚板的厚度；
二、焊前准备：选用与待焊接的304L不锈钢厚板相匹配的焊丝和碱性焊剂，并对碱性焊剂进行烘培处理，烘培温度为300℃～350℃，烘培时间为2h；
三、焊接：
A、采用焊接小车对正面坡口进行打底层焊接，完成后再进行正面埋弧焊焊接；所述打底层焊接的工艺参数为：焊接电流390A～420A，焊接电压32V～35V，焊接速度27cm/min～30cm/min，焊接热输入27.6KJ/cm～32.3KJ/cm；所述正面埋弧焊焊接的工艺参数为：焊接电流400A～430A，焊接电压34V～37V，焊接速度25cm/min～30cm/min，焊接热输入27KJ/cm～36KJ/cm；
B、将完成正面埋弧焊的两304L不锈钢厚板翻身，然后对反面坡口进行等离子碳弧气刨清根；
C、采用焊接小车对完成清根的反面坡口进行背面埋弧焊焊接；所述背面埋弧焊焊接的工艺参数为：焊接电流400A～430A，焊接电压34V～37V，焊接速度25cm/min～30cm/min，焊接热输入27KJ/cm～36KJ/cm。


2.根据权利要求1所述的一种304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺，其特征在于，所述焊前准备还包括：对焊接坡口处的空气进行除湿处理，直至焊接坡口处的空气湿度低于75％。


3.根据权利要求1或2所述的一种304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺，其特征在于，所述焊前准备还包括：将焊接坡口及两侧各20mm范围内的锈蚀、油污、水垢、氧化物等影响焊接质量的物质清理干净，并打磨露出金属光泽。


4.根据权利要求1所述的一种304L不锈钢厚板的埋弧焊焊接工艺，其特征在于，所述焊接小车包括导轨、行走小车以及设置在所述行走小车上的焊枪和红外装置，所述焊枪连接于焊机。


5.根据权利要求1所述的一种304L不锈钢厚板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敬，龚海磊，汤文，
申请(专利权)人：江南造船集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31