一种用于环形耐高温不锈钢的耐磨堆焊方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种用于环形耐高温不锈钢的耐磨堆焊方法及其应用，涉及焊接技术领域。该耐磨堆焊方法包括以下步骤：采用焊接材料在基材上焊接焊层，重复焊接步骤至焊层的层数≤3层，得到堆焊层；焊接包括以下步骤：预热，连续焊接，得到焊层，将焊层直接进行后热处理，打磨；预热的温度为250

【技术实现步骤摘要】
一种用于环形耐高温不锈钢的耐磨堆焊方法及其应用


[0001]本专利技术涉及焊接
，特别是涉及一种用于环形耐高温不锈钢的耐磨堆焊方法及其应用。

技术介绍

[0002]生产过程中常采用的堆焊方法为连续多层堆焊，一般都是利用较高的预热温度，连续堆焊三层，然而当堆焊的基材为环形不锈钢材料时，这种常用的堆焊方式，会导致应力连续累加无法释放，当堆焊层层数多了以后，堆焊层表面会出现裂纹，沿着轴向方向开裂，甚至直接开裂至基材。
[0003]同时，常规的堆焊方法中，采用的焊接电流、电压偏大，堆焊层数多，因此，焊材具有较大的稀释率，对堆焊层的成分和质量有不利影响，难以满足标准。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种用于环形耐高温不锈钢的耐磨堆焊方法，该方法通过预热、焊接、后热、打磨4个步骤在基材上进行逐层耐磨堆焊，最终解决在环形耐高温不锈钢材料上焊接的堆焊层的开裂问题，且堆焊层的渗透检验、预定位置的化学成分含量、硬度值均符合标准。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种用于环形耐高温不锈钢的耐磨堆焊方法，包括以下步骤：采用焊接材料在基材上焊接焊层，重复所述焊接步骤至焊层的层数≤3层，得到堆焊层；
[0006]所述焊接包括以下步骤：预热，连续焊接，得到焊层，将焊层直接进行后热处理，打磨；
[0007]所述预热的温度为250
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400℃。
[0008]现有技术中，为避免预热温度在焊接中快速冷却，通常采用快速连续堆焊的方法，在基材上进行堆焊，焊接完成后立即进炉，进行时效热处理，从而使堆焊层的硬度≥370HBW。然而，本专利技术人在研究中发现，若采用上述方法对环形耐高温不锈钢的基材进行堆焊，则会使基材圆周方向及轴线方向上的拘束应力比达到2:1，环形基材的拘束应力较大，再加上焊接材料存在高温硬度、韧性差，冷裂倾向大的特点，使焊接过程极易产生裂纹，导致焊缝质量不合格，最终焊接过程中沿着轴向开裂的可能性较大。因此，本专利技术人采用上述耐磨堆焊方法在基材上进行逐层的耐磨堆焊，能够解决环形耐高温不锈钢材料上焊接的堆焊层的开裂问题，且堆焊层的渗透检测、预定位置的化学成分含量、硬度值均符合标准。采用上述偏低的预热温度，可以降低稀释率，有利于保证堆焊层的化学成分要求。同时，焊接后得到的焊层，舍弃传统工艺中焊接后进行时效热处理的做法，将焊层直接进行后热处理，通过利用焊层间的回火作用，来适当降低前一层焊层的表面硬度，进而使堆焊层厚度为4mm处的硬度值达到标准。通过上述耐磨堆焊方法，解决了环形基材采用传统工艺整圈堆焊时，沿着基材轴向方向开裂的问题，也使堆焊层在预定位置的化学成分含量和硬度值能够符合
标准要求。
[0009]在其中一个实施例中，所述连续焊接的焊接电流为100
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130A，焊接电压为22
‑
28V，焊接速度为15
‑
25cm/min，焊道间的搭接量为50
‑
60％。
[0010]采用上述较低的焊接电流和偏高的搭接量，有利于保证堆焊层的厚度，通过控制焊接电流和搭接量，能使单层焊层的厚度约为1
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3mm，当焊层的层数为3时，可保证堆焊层的厚度达到6
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7mm；同时，较低的焊接电流和偏快的焊接速度，有利于降低堆焊层的焊接应力。
[0011]在其中一个实施例中，所述后热处理的温度为250
‑
400℃，所述后热处理的保温时间≥4h。
[0012]传统工艺中，连续堆焊后得到的堆焊层，会立刻进炉，进行保温温度在600
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850℃，保温时间4
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8h的时效热处理，从而改善堆焊层的组织性能，但堆焊层的硬度≥370HBW，难以满足预定位置硬度要求为270HBW
‑
390HBW的要求，会对不锈钢基材产生不利影响，还增加了生产成本。因此，本专利技术人取消焊接后的时效热处理步骤，将焊接后的焊层制剂进行后热处理，通过上述温度的后热处理，利用焊层间的回火作用来适当降低前一层焊层的表面硬度，使预定位置的硬度达到标准。
[0013]在其中一个实施例中，所述焊层的厚度为1
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3mm。
[0014]在其中一个实施例中，所述焊层的层数为3，所述堆焊层的厚度为6
‑
7mm；
[0015]所述堆焊层的预定位置的C含量为0.10
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0.18％，Mn含量为1.00
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2.00％，Si含量为3.80
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5.00％，Cr含量为14.00
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20.00％，Ni含量为8.00
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11.00％，Mo含量为4.00
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6.50％，Nb含量为0.50
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1.20％，S含量≤0.006％，P含量≤0.02％，Co含量≤0.05％，B含量≤0.0015％，As含量≤0.01％，Sb含量≤0.01％，Bi含量≤0.01％，Pb含量≤0.01％，Sn≤0.01％，O含量≤0.05％，H含量≤0.0005％；
[0016]所述堆焊层的预定位置的硬度值为270
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390HBW。
[0017]采用上述耐磨堆焊方法得到的堆焊层能够保证堆焊层的厚度为6
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7mm，同时还能满足上述预定位置的化学成分含量、硬度值的标准。
[0018]在其中一个实施例中，所述预定位置为所述堆焊层厚度为4mm处。
[0019]在其中一个实施例中，所述焊接还包括位于打磨步骤之后的探伤步骤，所述基材为环形耐高温不锈钢材料。
[0020]在其中一个实施例中，所述预热的加热方式为电加热，所述后热处理的加热方式为电加热。
[0021]常规进行预热和后热处理时，采用天然气加热的方式，但因焊接的操作环境普遍比较恶劣，且当基材为环形时，焊接需要均温，因此，常规的燃气加热方式会对基材整体的温度均匀性产生不利影响，从而导致退焊层温度不均，进而产生细小裂纹和PT显示。因此，采用上述电加热方式，降低预热和后热处理过程中可能产生的不均匀温度梯度，减小热应力。
[0022]在其中一个实施例中，所述电加热包括：将加热器固定于所述基材的内部或外部，使基材绕轴心线自转。
[0023]在其中一个实施例中，所述电加热还包括以下步骤：将加热器固定于所述基材的内部或外部，使基材绕轴心线自转，采用加热器升高所述基材的温度，测量所述基材的温度，直至所述基材的温度符合要求；所述测量包括：将所述基材沿圆周方向均分为8个测温
区域，测量所述测温区域的温度；所述基材的温度符合要求包括：所述测温区域的温度与所述预热或后热处理的温度差≤40℃。
[0024]本专利技术还提供了所述耐磨堆焊方法制备得到的中间热交换器。
[0025]在其中一个实施例中，所述基材的原料为耐高温奥氏体不锈钢316H，所述焊接材料为EDCrNi
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于环形耐高温不锈钢材料的耐磨堆焊方法，其特征在于，包括以下步骤：采用焊接材料在基材上焊接焊层，重复所述焊接步骤至焊层的层数≤3层，得到堆焊层；所述焊接包括以下步骤：预热，连续焊接，得到焊层，将焊层直接进行后热处理，打磨；所述预热的温度为250
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400℃。2.根据权利要求1所述的耐磨堆焊方法，其特征在于，所述连续焊接的焊接电流为100
‑
130A，焊接电压为22
‑
28V，焊接速度为15
‑
25cm/min，焊道间的搭接量为50
‑
60％。3.根据权利要求1所述的耐磨堆焊方法，其特征在于，所述后热处理的温度为250
‑
400℃，所述后热处理的保温时间≥4h。4.根据权利要求1所述的耐磨堆焊方法，其特征在于，所述焊层的厚度为1
‑
3mm。5.根据权利要求4所述的耐磨堆焊方法，其特征在于，所述焊层的层数为3，所述堆焊层的厚度为6
‑
7mm；所述堆焊层的预定位置的C含量为0.10
‑
0.18％，Mn含量为1.00
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2.00％，Si含量为3.80
‑
5.00％...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋宇晨，李恩，陈小明，邓道勇，戴光明，何冰，赵鑫，
申请(专利权)人：东方电气广州重型机器有限公司，
类型：发明
国别省市：