专利名称：不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺的制作方法
技术领域：
不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，属于金属焊接技术领域，具体涉及一种针对不
锈钢复合板覆层缺陷的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺。
背景技术：
不锈钢复合板由不锈钢和低碳钢或低合金钢两种材料经爆炸、轧制或爆炸轧制而 成。其既具有基层材料的强度、刚度和韧性，又有覆层材料的耐腐蚀性，并具有价格低廉等 优点，被广泛应用在石油化工、核电等领域。在复合板制造或服役过程中，覆层材料常出现 裂纹、未熔合、夹渣等缺陷，目前堆焊法是修复复合板缺陷的最主要手段。而不锈钢复合 层具有较低的导热率和较大的热膨胀系数，在补焊过程中，会产生较大的残余应力，产生裂 纹，成为影响复合板结构完整性的主要因素之一。另外，堆焊法属于异种金属焊接，质量控 制有一定的难度。与对接焊相比，堆焊的拘束度更大，更容易出现裂纹，焊接热过程对母材 热影响区的性能也有影响。大多数不锈钢复合板用于制造炼油、化工等领域的耐压、防腐容 器的设备的，这些设备的工作环境恶劣，对补焊技术提出了较高的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单，补焊效果 好，坡口金属表面无裂纹，覆层和基层的界面无缺陷的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该不锈钢复合板覆层缺陷补焊工 艺，其特征在于采用如下工艺步骤
1. 1去除有缺陷的覆层材料； 1. 2去除基层材料，使基层材料和覆层材料之间形成一个台阶； 1.3加工坡口，坡口角度为35° 45° ，坡口表面和焊缝底部以圆角过渡，半径R
为1 2mm j 1. 4清除坡口及其母材两侧表面200mm范围内的有害杂质； 1. 5基层焊接，采用焊条电弧焊焊接，焊条直径小3. 2，焊接电流100 120A，电压 22 24V，焊接速度1 2mm/s ; 1.6过渡层焊接，采用短弧操作，焊条直径为小3.2，电流为120 140A，电压为 22 24V，速度为1. 5 2. 5mm/s，焊接时焊条需在坡口两侧作短暂停留，以保证焊缝与母材 金属充分熔合； 1. 7覆层盖面焊缝，采用焊条电弧焊焊接，焊条直径为小3. 2，电流为130 150A， 电压为23 25V，速度为1. 5 2. 5mm/s。 覆层材料的去除长度不小于100mm，宽度不小于30mm，基层材料去除深度为1 3mm，宽度小于覆层材料的去除宽度。 所述台阶长度为3 5mm。可有效避免基层材料和覆层材料的界面产生裂纹，同时 可以使基层焊缝金属焊至与台阶平齐，保证基层焊缝高度；另外，在焊接过渡层时，又不会损伤覆层，有利于保证覆层焊接质量。 过渡层厚度为覆层与基层界面上1 1. 5mm，界面下1. 5 2. 5mm。焊缝总厚度不小于3mm。 覆层侧焊缝坡口两侧200mm宽的范围内刷一层白粉浆或铺盖石棉布，以免焊接飞溅伤害钢板表面。 焊接完毕后，立即捶击，捶击范围包括焊缝和焊缝两侧母材，捶击宽度为50 60mm， 焊接过程中，焊条不摆动。 焊接前焊条在烘干箱内烘干2h，并保温。基层焊缝所用焊条和基层材质相同或者相近，过渡层焊接所用焊条强度应能保证焊缝及接头的强度不低于强度较低侧母材的强度，同时焊缝金属的塑性和冲击韧性不低于强度较高侧母材的性能。覆层焊接所用焊条和覆层材料相同。 用着色检验的方法，检测坡口金属表面裂纹，然后采用超声波探伤方法，检测覆层和基层的界面缺陷。 与现有技术相比，本发明不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺所具有的有益效果是克服了堆焊容易出现裂纹，焊接热过程对母材热影响区的性能产生不良影响等缺陷，有效避免基层材料和覆层材料的界面产生裂纹，保证基层焊缝高度，不会损伤覆层，有利的保证覆层焊接质量。补焊结束后，对补焊表面进行100%着色渗透检测发现堆焊区没有产生裂纹、未熔合等缺陷。另外，对补焊区进行100%超声波探伤检查，过渡层、盖面层的熔合情况完好。
图1是本发明结构示意图。 其中1基材，2覆材，3覆材焊缝，4过渡层焊缝，5基层焊缝。 图1 2是本发明不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺的最佳实施例，下面结合附图1 2对本发明做进一步说明
具体实施方式
实施例1
参照附图1 : 不锈钢复合板，基材1为16MnR，满足设备的强度和刚度要求，覆材2为0Crl3Al不锈钢，满足介质对耐酸性的要求。在制造过程中，覆层侧出现裂纹，因此，采用堆焊的方法进行补焊。具体步骤为 首先将具有缺陷的覆层材料去除，去除长度为100mm，宽度为30mm ;然后将基层材料下挖lmm，宽度小于覆材2挖补宽度，使基材1和覆材2之间形成一个台阶，台阶长度3mm，以避免基材1和覆材2的界面产生裂纹，同时可以使基层焊缝5金属焊至与台阶平齐，保证基层焊缝5高度，同时，在焊接过渡层时，又不会损伤覆层，有利于保证覆层焊接质量。加工的坡口角度为35。，坡口表面和焊缝底部以圆角过渡，半径R为lmm。清除离坡口边缘及其母材两侧表面20mm范围内的水分、氧化物、油污、铁锈、熔渣及其他有害杂质。用着色
4检验的方法，确保坡口金属表面无裂纹，然后采用超声波探伤方法，确保覆层和基层的界面 无缺陷。焊接第一层基层焊接，采用焊条电弧焊焊接，焊条牌号J507，直径小3.2，焊接电 流100 120A，电压22 24V，焊接速度1 2mm/s。焊接完毕后，立即捶击，捶击范围包 括焊缝和焊缝两侧母材，捶击宽度为50mm。第二层是过渡层焊接，过渡层厚度为覆层与基 层界面上1. 5mm，界面下2mm，整个过渡层焊缝4焊接是在保证焊接熔合良好的前提下，尽量 减少基层金属的熔敷量，采用小规范、不摆动、单向焊接方法。焊条牌号为A307，焊条直径 为小3. 2，电流为120 140A，电压为22 24V，速度为1. 5 2. 5mm/s。应将焊缝周围药 皮清理干净，露出金属光泽，这样可以有效地防止氢熔入焊缝，从而防止冷裂纹的产生。焊 接前焊条在烘干箱内烘干2h，然后保温。焊接时应使用保温筒装焊条，随用随取。采用短弧 操作，焊条在坡口两侧稍作停留，以保证焊缝与母材金属充分熔合。多层多道焊接时，层间 温度严格控制，防止裂纹的产生。收弧时应注意填满弧坑，否则易出现裂纹。第三层是覆层 盖面焊缝，采用焊条电弧焊焊接。焊条牌号为A307，焊条直径为小3. 2，电流为130 150A， 电压为23 25V，速度为1. 5 2. 5mm/s。所有覆层侧焊缝坡口两侧200mm宽的范围内刷 一层白粉浆或铺盖石棉布，以免焊接飞溅伤害钢板表面。覆层焊接时，采用小规范单道不摆 动焊接。覆层焊缝表面打磨至与母材表面基本平齐或圆滑过渡，再进行焊接检验。覆层焊 完后立即捶击，捶击范围包括焊缝和焊缝两侧母材，宽度范围约为50mm，以细化晶粒，降低 残余应力。补焊结束后，对补焊表面进行100%着色渗透检测，堆焊区没有裂纹、未熔合等缺 陷。对补焊区进行100%超声波探伤检查，过渡层、盖面层的熔合情况完好。
实施例2 不锈钢复合板，基材1为16MnR，满足设备的强度和刚度要求，覆材2为0Crl3Al不 锈钢，满足介质对耐酸性的要求。在制造过程中，覆层侧出现裂纹，因此，采用堆焊的方法进 行补焊。具体步骤为 首先将具有缺陷的覆层材料去除，去除长度为150mm，宽度为50mm ;然后将基层材 料下挖3mm，宽度小于覆材2挖补宽度，使基材1和覆材2之间形成一个台阶，台阶长度5mm， 以避免基材1和覆材2的界面产生裂纹，同时可以使基层焊缝5金属焊至与台阶平齐，保证 基层焊缝5高度，同时，在焊接过渡层时，又不会损伤覆层，有利于保证覆层焊接质量。加工 的坡口角度为45。，坡口表面和焊缝底部以圆角过渡，半径R为2mm。清除离坡口边缘及 其母材两侧表面20mm范围内的水分、氧化物、油污、铁锈、熔渣及其他有害杂质。用着色检 验的方法，确保坡口金属表面无裂纹，然后采用超声波探伤方法，确保覆层和基层的界面无 缺陷。焊接第一层基层焊接，采用焊条电弧焊焊接，焊条牌号J507，直径小3.2，焊接电流 100 120A，电压22 24V，焊接速度1 2mm/s。焊接完毕后，立即捶击，捶击范围包括焊 缝和焊缝两侧母材，捶击宽度为60mm。第二层是过渡层焊接，过渡层厚度为覆层与基层界 面上1. 5mm，界面下2. 5mm，整个过渡层焊缝4焊接是在保证焊接熔合良好的前提下，尽量减 少基层金属的熔敷量，采用小规范、不摆动、单向焊接方法。焊条牌号为A307，焊条直径为 小3. 2，电流为120 140A，电压为22 24V，速度为1. 5 2. 5mm/s。应将焊缝周围药皮清 理干净，露出金属光泽，这样可以有效地防止氢熔入焊缝，从而防止冷裂纹的产生。焊接前 焊条在烘干箱内烘干2h，然后保温。焊接时应使用保温筒装焊条，随用随取。采用短弧操 作，焊条在坡口两侧稍作停留，以保证焊缝与母材金属充分熔合。多层多道焊接时，层间温 度严格控制，防止裂纹的产生。收弧时应注意填满弧坑，否则易出现裂纹。第三层是覆层盖
5面焊缝，采用焊条电弧焊焊接。焊条牌号为A307，焊条直径为小3. 2，电流为130 150A，电 压为23 25V，速度为1. 5 2. 5mm/s。所有覆层侧焊缝坡口两侧200mm宽的范围内刷一 层白粉浆或铺盖石棉布，以免焊接飞溅伤害钢板表面。覆层焊接时，采用小规范单道不摆动 焊接。覆层焊缝表面打磨至与母材表面基本平齐或圆滑过渡，再进行焊接检验。覆层焊完 后立即捶击，捶击范围包括焊缝和焊缝两侧母材，宽度范围约为60mm，以细化晶粒，降低残 余应力。补焊结束后，对补焊表面进行100%着色渗透检测，堆焊区没有有裂纹、未熔合等缺 陷。对补焊区进行100%超声波探伤检查，过渡层、盖面层的熔合情况完好。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任 何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等 效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，其特征在于采用如下工艺步骤1.1去除有缺陷的覆层材料；1.2去除基层材料，使基层材料和覆层材料之间形成一个台阶；1.3加工坡口，坡口角度为35°～45°，坡口表面和焊缝底部以圆角过渡，半径R为1～2mm；1.4清除坡口及其母材两侧表面的有害杂质；1.5基层焊接，采用焊条电弧焊焊接，焊条直径φ3.2，焊接电流100～120A，电压22～24V，焊接速度1～2mm/s；1.6过渡层焊接，采用短弧操作，焊条直径为φ3.2，电流为120～140A，电压为22～24V，速度为1.5～2.5mm/s；1.7覆层盖面焊缝，采用焊条电弧焊焊接，焊条直径为φ3.2，电流为130～150A，电压为23～25V，速度为1.5～2.5mm/s。
2. 根据权利要求1步骤1. 1所述的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，其特征在于覆 层材料的去除长度大于等于lOOmm，宽度大于等于30mm，基层材料去除深度为1 3mm，宽度 小于覆层材料的去除宽度。
3. 根据权利要求1步骤1. 2所述的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，其特征在于所 述台阶长度为3 5mm。
4. 根据权利要求1步骤1. 6所述的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，其特征在于过 渡层厚度为覆层与基层界面上1 1. 5mm，界面下1. 5 2. 5mm。
5. 根据权利要求1步骤1. 5或1. 7所述的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，其特征在 于焊接完毕后，立即捶击，捶击范围包括焊缝和焊缝两侧母材，捶击宽度为50 60mm。
6. 根据权利要求1步骤1. 7所述的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，其特征在于覆 层侧焊缝坡口两侧200mm宽的范围内刷一层白粉浆或铺盖石棉布。
7. 根据权利要求1所述的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，其特征在于焊接前焊条 在烘干箱内烘干2h，并保温。
8. 根据权利要求l所述的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，其特征在于焊接过程中， 焊条不作横向摆动，焊接方向一致。
9. 根据权利要求1所述的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，其特征在于用着色检验的方法，检测坡口金属表面裂纹，然后采用超声波探伤方法，检测覆层和基层的界面缺陷。
全文摘要
不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺，属于金属焊接技术领域，具体涉及一种针对不锈钢复合板覆层缺陷的不锈钢复合板覆层缺陷补焊工艺。其特征在于去除有缺陷的覆层材料；去除基层材料，使基层材料和覆层材料之间形成一个台阶；坡口表面和焊缝底部以圆角过渡；基层焊接，采用焊条电弧焊焊接；过渡层焊接，采用短弧操作；覆层盖面焊缝，采用焊条电弧焊焊接。克服了堆焊容易出现裂纹，焊接热过程对母材热影响区的性能产生不良影响等缺陷，有效避免基层材料和覆层材料的界面产生裂纹，保证基层焊缝高度，不会损伤覆层，有利的保证覆层焊接质量。
文档编号B23K9/23GK101774063SQ20101001145
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者付海昌, 冯晓亮, 孙伟松, 宫艳斌, 石风涛, 蒋文春, 马斌, 高嵩 申请人:孙伟松;高嵩