抗拉强度1000MPa级高锰无磁钢的焊条电弧焊方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及无磁钢焊条电弧焊接技术领域，特别是指一种抗拉强度lOOOMI^a级高 儘无磁钢的焊条电弧焊方法。
【背景技术】
[0002] 化-Mn-Al-C系列高儘无磁钢属奥氏体材料，与1化18Ni9Ti不诱钢相比，不仅成本 低，而且强度高、组织稳定、磁导率低、电阻率高，因此，近年来，Fe-Mn-Al-C系列高儘无磁钢 在强磁场产品制造领域中得到愈来愈广泛的应用，被业界定义为切换不诱钢的首选用材。
[0003] 目前，高儘奥氏体无磁钢主要应用于变压器、电炉、扫雷艇等无磁部件制造领域。 在变压器行业，主要用于大中型变压器油箱内磁屏蔽、铁忍拉板、线圈夹件、螺栓、法兰等要 求无磁的部件。高儘奥氏体无磁钢的应用不仅可W解决部件的过热问题，还可W大幅减少 部件的满流损耗。
[0004]由于高儘无磁钢为单相奥氏体，热膨胀系数大，在焊接过程中易产生较大的热应 力，焊缝金属容易产生热裂纹，一般控制焊缝组织为奥氏体巧％左右的5铁素体来预防热 裂纹，5铁素体含量过高则会对磁导率产生影响，此外薄板焊接容易产生变形。
[000引针对上述问题，申请号为201210097357. 7的中国发明专利公开了一种47Mnl7A13 低磁钢的焊条电弧焊方法，坡口形式为单边V形坡口，坡口角度为60~65 °，采用的焊接 材料为03.2的A302焊条，采用的焊接电流为65~80A，焊接电压为22~25V，焊接速度为 10~15cm/min，焊缝通过=层手工焊接完成，每层焊完在焊缝上喷冷水，后键击焊缝，解决 了 47Mnl7A13低磁钢接头组织脆化和焊接裂纹的问题，但该专利中45Mnl7A13钢强度较低， 所使用的焊条为奥氏体焊条A302，抗拉强度仅在550MI^a左右。国内有许多关于无磁钢焊接 的研究，但大部分都是强度较低的无磁钢。
[0006] 而抗拉强度达到lOOOMPaW上的高儘无磁钢焊条电弧焊技术研究还未见报道，该 钢种焊接目前存在的主要问题如下：（1)若采用低合金钢焊条，接头不能满足磁导率y> 1 的要求，而采用传统的奥氏体焊条虽然能保证焊缝磁导率达到要求，但强度方面往往很难 满足要求，采用儀基焊材则成本较高；（2)焊接材料和焊接工艺不合适易造成热裂纹、冷裂 纹等缺陷，另外，奥氏体钢接头组织易粗化，进而造成接头组织的脆化和软化。综上所述，该 钢种焊接具有较大难度，并且，目前其焊接材料的选用和焊接工艺的制定也没有可W借鉴 的资料。
[0007] 因此，提供一种能获得经济成本低、成形良好、力学性能优良的焊接接头的抗拉强 度lOOOMI^a级高儘无磁钢的焊条电弧焊方法显得十分必要。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服上述现有【背景技术】的不足之处，而提供一种能获得经济成 本低、成形良好、力学性能优良的焊接接头的抗拉强度lOOOMI^a级高儘无磁钢的焊条电弧 焊方法。
[0009] 本发明的目的是通过如下措施来达到的：
[0010] 一种抗拉强度lOOOMI^a级高儘无磁钢的焊条电弧焊方法，包括如下步骤：
[0011] 1)焊接钢板制备：焊接坡口型式采用双面对称V形坡口，坡口角度为55~60。， 焊接坡口纯边为1~2mm，对焊接钢板进行装配，预留2~3mm的装配间隙；
[0012] 2)焊接钢板预处理：去除坡口上的铁诱和油污，焊接钢板焊接前不预热；
[0013] 3)焊条预处理：焊条使用前烘干；
[0014] 4)焊接：将焊件接缝划分成多段，分段焊接，每焊完一段对焊完的接缝区域进行 喷水冷却，焊完的接缝区域冷却后再进行下一段焊接；焊后不进行热处理。
[0015] 优选地，所采用的焊条直径为4. 0mm，焊条烙敷金属化学成分及质量百分比为：C: 0. 10 ~0. 18%，Mn:16 ~20%，Cr:3 ~5%，V:1. 0 ~2. 0%，Si:0. 4~0. 8%，S《0. 013%， P《0. 015%，其它为化和不可避免的杂质；焊条烙敷金属力学性能满足：屈服强度Rei: 550~700MPa，抗拉强度Rm:950~1200MPa，延伸率A> 30 %，磁导率U:0. 98~1. 02高/ 奥。
[0016] 进一步地，焊条烙敷金属化学成分及质量百分比为：C:0. 18%，Mn:18%，化：4%， V:1.5%，Si:0. 6%，S《0. 013%，P《0. 015%，其它为Fe和不可避免的杂质；焊条烙敷 金属力学性能满足：屈服强度Rei:650MPa，抗拉强度Rm:ll〇〇MPa，延伸率A:33%，磁导率U: 1. 0局/奥。
[0017] 更进一步地，焊接基材厚度为8~20mm，力学性能满足：屈服强度Rei> 600MPa，抗 拉强度Rm>lOOOMPa，延伸率28%，磁导率u《1.02高/奥。
[0018] 更进一步地，步骤2)中，用砂轮打磨焊接钢板坡口两侧来去除坡口上的铁诱和油 污，坡口两侧的打磨量均为30~40mm。
[0019] 更进一步地，步骤3)中，焊条使用前经300~350°C烘干1. 5~化。
[0020] 再进一步地，步骤4)中，焊件接缝每100~150mm分为一段，分段焊接，每焊完一 段对焊完的接缝区域进行喷水冷却；喷水的水流量控制为10~13L/min，焊完的接缝区域 冷却至40~50°C再进行下一段焊接。
[0021] 再进一步地，步骤4)中，采用多层多道焊和分段退焊的方法进行焊接，焊接工艺 参数设置为：焊接电流为90~120A，优选为100~110A，焊接电压为16~20V，优选为16~ 18V，焊接速度为12~16cm/min，优选为14~15cm/min，焊接热输入为6. 6~9.OkJ/cm，优 选为7. 1~8.化J/cm;焊接过程中焊条不摆动。运样，可W防止接头组织粗化，同时也可W 保证焊缝良好地成型和充分烙透。
[0022] 本发明的优点在于：
[0023] 其一，本发明中采用的焊接材料为高强度无磁钢焊条，其烙敷金属力学性能接近 基材，解决了普通奥氏体焊条强度偏低和儀基焊材成本较高的问题；
[0024] 其二，焊接后，焊缝金属主要为奥氏体和碳化物，W及少量的铁素体组织，能在保 证较低磁导率的同时避免热裂纹的形成；
[0025] 其=，焊接过程中采用了较小的热输入、采用多层多道焊和分段退焊相配合的方 法进行焊接，并在焊接后立即对接头区域采用水冷工艺，克服了接头因组织粗化而产生的 热影响区脆化和软化问题，减少了焊接变形。
[0026] 其四，通过焊条材料和焊接工艺的配合控制，能获得成形良好、力学性能优良的焊 接接头，同时焊缝磁导率得到了有效的控制，对于高强度无磁钢在电力变压器、舰船等领域 的应用起到了促进作用。
【附图说明】
[0027] 图1为实施例4焊接钢板对接坡口结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合实施例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定， 仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
[0029] 抗拉强度lOOOMI^a级高儘无磁钢的焊条电弧焊方法，包括如下步骤：
[0030] 1)焊接钢板制备：焊接坡口型式采用双面对称V形坡口，坡口角度为55~60。， 焊接坡口纯边为1~2mm，对焊接钢板进行装配，预留2~3mm的装配间隙；
[0031] 2)焊接钢板预处理：用砂轮打磨焊接钢板坡口两侧来去除坡口上的铁诱和油污， 坡口