双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法技术

本发明专利技术涉及一种双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法，采用惯性摩擦焊接技术实现优质、高效、清洁的双相不锈钢与奥氏体不锈钢焊接，在海洋工程、石油化工、核电等异种不锈钢焊接领域具有广阔的应用前景；本焊接方法材料利用率高，焊接效率高且焊缝质量稳，焊接质量好；焊前采取整体预热，减少了焊接区域与母材区域的温度差，可降低焊接结构拘束度与焊接应力，减少裂纹发生率，优化焊接效果；双相不锈钢与奥氏体不锈钢的焊接接头具有良好的机械性能和耐腐蚀性；焊接界面的焊接结合情况良好。好。好。

【技术实现步骤摘要】
双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法


[0001]本专利技术涉及不锈钢焊接领域，具体涉及一种双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法。

技术介绍

[0002]双相不锈钢，由于其兼具奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特点，与奥氏体不锈钢相比强度高，特别是屈服强度显著提高，且耐晶间腐蚀、耐应力腐蚀、耐腐蚀疲劳等性能有明显改善，它具有高强度、良好的冲击韧性以及良好的整体和局部抗腐蚀能力。2205双相不锈钢是使用量最大的双相不锈钢，在工程领域有逐渐取代奥氏体不锈钢的趋势；在制造一些海水设备时，存在316L奥氏体不锈钢和2205双相不锈钢的异种不锈钢焊接问题。比如在某电厂引进国外海水淡化装置时，需要将2205双相不锈钢材质的喷射器管道与316L不锈钢制成的管道连接在一起，就产生了双相不锈钢与奥氏体不锈钢焊接的问题。
[0003]因成分、组织、性能的差异，双相不锈钢和奥氏体不锈钢在焊接高温作用下，会发生有别于同种钢焊接特点。由于两者的物理、化学性能存在许多差异，导致焊接接头组织元素分布不均匀，双相不锈钢和奥氏体不锈钢Cr、Ni含量差距会造成碳迁移，形成增脱碳层，使接头强度和塑性降低。接头组织的不均匀性，双相不锈钢中含有大量铁素体，而奥氏体不锈钢铁素体含量很少，在焊接热循环以及成分不均匀的双重作用下，接头内各区域形成不同组织结构，甚至个别区域还会出现复杂的组织结构成分，焊接接头两相比例难以保证，进而导致性能的差异。
[0004]目前对异种不锈钢焊接方面的专利包括有CN201710155787.2、CN99805949.8 、CN201911014458.1等，大多采用熔焊用于材料的焊接，如焊条电弧焊、气体保护焊和埋弧焊等。但以电弧焊为代表的熔焊工艺焊接异种不锈钢时仍然存在一些缺陷，如专利CN201710155787.2 采用TIG焊和SMAW焊对两种不同奥氏体不锈钢进行焊接，焊接工艺复杂，所成形焊接接头晶间腐蚀性能可满足标准要求，但易出现裂纹、气孔等焊接缺陷；专利CN99805949.8公开了一种铁素体－奥氏体不锈钢自熔焊接方法，所成形焊接接头虽然保证了焊缝良好的抗蚀性，但抗拉强度存在一定程度的下降；专利CN201911014458.1提供了一种不锈钢与异种材料电弧焊接的方法，即采用直线秒顿方法焊接不锈钢与异种材料之间的对接焊缝，焊接过程工艺复杂，整体焊接效率不高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对以上不足之处，提供了一种双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法。
[0006]本专利技术解决技术问题所采用的方案是，一种双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法，包括以下步骤：步骤1：对需要待焊接的双相不锈钢、奥氏体不锈钢进行清洗；步骤2：对不锈钢的待焊表面进行切割平整以去除焊件表面氧化物，然后，对加工
后的焊接端面进行打磨抛光；步骤3：使用丙酮浸泡不锈钢表面，防止油污、切削液等残留杂质污染不锈钢表面；步骤4：对丙酮浸泡后的不锈钢进行预热；步骤5：将步骤4中完成预处理后的不锈钢夹持于惯性摩擦焊设备；步骤6：设置惯性摩擦焊机的焊接参数，主轴带动工件和飞轮加速到预设转速，在所设定轴向压力作用下两工件端面互相摩擦，焊接界面温度在摩擦热的作用下迅速升高逐渐达到高温塑性状态，进而形成惯性摩擦焊接头；步骤7：去除工件连接处沿径向挤出的飞边。
[0007]进一步的，在步骤1中，双相不锈钢和奥氏体不锈钢分别为2205/316L不锈钢。
[0008]进一步的，在步骤1中，采用激光清洗机进行清洗，清洗时激光功率为300
‑
400W，激光的重复频率为8
‑
10KHZ，转盘速度为25
‑
30
°
/h。
[0009]进一步的，在步骤3、步骤7中，均采用采用数控加工中心对不锈钢进行加工。
[0010]进一步的，在步骤3中，采用千叶轮进行打磨抛光。
[0011]进一步的，在步骤3中，丙酮浸泡时间为20
‑
25分钟，浸泡时采用不锈钢钢丝刷对焊接端面进行刷洗。
[0012]进一步的，在步骤4中，采用加热炉对不锈钢进行预热，温度控制在150
‑
200℃。
[0013]进一步的，在步骤5中，刚性夹紧装置通过液压装夹的方式，控制焊接装夹后对中偏差小于0.8mm，以良好对中保证接头的焊接质量。
[0014]进一步的，在步骤6中，转速2100
‑
3100rpm，压力为4
‑
10MPa，转动惯量为4.17kg
·
m^2，保压时间为10
‑
15秒。
[0015]进一步的，步骤7完成后，对焊接后的不锈钢构件进行成品检查，对焊接后的不锈钢进行拉伸强度和显微硬度等分析测试。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：通过惯性摩擦焊，实现优质、高效、清洁的双相不锈钢与奥氏体不锈钢焊接，在海洋工程、石油化工、核电等异种不锈钢焊接领域具有广阔的应用前景；材料利用率高，焊接效率高且焊缝质量稳，焊接质量好；焊前采取整体预热，减少了焊接区域与母材区域的温度差，可降低焊接结构拘束度与焊接应力，减少裂纹发生率，优化焊接效果；双相不锈钢与奥氏体不锈钢的焊接接头具有良好的机械性能和耐腐蚀性；焊接界面的焊接结合情况良好，金相组织中铁素体和奥氏体比均衡。
附图说明
[0017]下面结合附图对本专利技术专利进一步说明。
[0018]图1为本专利技术焊件拉伸曲线图。
[0019]图2为本专利技术316L母材拉伸曲线图。
[0020]图3为本专利技术焊件显微硬度图。
[0021]图4为本专利技术焊件焊缝微观金相图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0023]如图1
‑
4所示，所采用的2205/316L不锈钢均为直径35mm的棒材，初始均为热轧态。
[0024]实施例1（1）将待焊接的2205/316L不锈钢棒材送入激光清洗机中进行清洗，激光清洗机清洗时的功率为350W，激光的重复频率为9kHz，转盘速度为25
°
/h。
[0025]（2）采用数控加工中心对不锈钢的待焊表面进行切割平整以去除焊件表面氧化物，后使用千叶轮对加工后的焊接端面进行打磨抛光；（3）使用丙酮浸泡打磨后的不锈钢待摩擦表面20分钟，并用不锈钢钢丝刷对焊接端面进行刷洗，防止油污、切削液等残留杂质污染不锈钢表面；（4）将浸泡清洁后的不锈钢放入加热炉进行预热至150℃；（5）将完成预处理后的焊件与焊接夹具装配，2205双相不锈钢式件装入惯性摩擦焊设备主轴端的飞轮侧，316L奥氏体不锈钢试件与焊接夹具装配后装入惯性摩擦焊设备尾座部分的顶锻侧；焊件夹具包括分瓣加紧夹具和刚性加紧装置，惯性摩擦焊接设备通过液压制动夹紧焊接夹具，通过机械调整控制双相不锈钢和奥氏体不锈钢焊件的对中偏差小于0.8mm；（6）本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对需要待焊接的双相不锈钢、奥氏体不锈钢进行清洗；步骤2：对不锈钢的待焊表面进行切割平整以去除焊件表面氧化物，然后，对加工后的焊接端面进行打磨抛光；步骤3：使用丙酮浸泡不锈钢表面；步骤4：对丙酮浸泡后的不锈钢进行预热；步骤5：将步骤4中完成预处理后的不锈钢夹持于惯性摩擦焊设备；步骤6：设置惯性摩擦焊机的焊接参数，主轴带动工件和飞轮加速到预设转速，在所设定轴向压力作用下两工件端面互相摩擦，焊接界面温度在摩擦热的作用下迅速升高逐渐达到高温塑性状态，进而形成惯性摩擦焊接头；步骤7：去除工件连接处沿径向挤出的飞边。2.根据权利要求1所述的双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法，其特征在于：在步骤1中，双相不锈钢和奥氏体不锈钢分别为2205/316L不锈钢。3.根据权利要求1或2所述的双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法，其特征在于：在步骤1中，采用激光清洗机进行清洗，清洗时激光功率为300
‑
400W，激光的重复频率为8
‑
10KHZ，转盘速度为25
‑
30
°
/h。4.根据权利要求1所述的双相不锈钢与奥氏体不锈钢惯性摩擦焊接方法，其特征在于：在步骤3、步骤7中，均采用采...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑开魁，杨子棵，牟刚，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：