专利名称：一种基于活性焊剂的钨极氩弧焊补焊方法
技术领域：
本发明涉及采用活性焊剂的钨极氩弧焊补焊エ艺，是ー种高质量高效率的焊缝补焊技木。
背景技术：
金属材料焊接过程中各类焊接缺陷难以完全避免，对于质量要求较高的焊缝存在缺陷补焊问题。传统的补焊方法是“先缺陷排故后再填丝补焊”，即X射线探伤确定缺陷位置一采用砂轮等工具打磨焊缝缺陷一打磨后对待焊处进行清理一对缺陷打磨坑填充焊材 进行补焊一必要时进行消应カ退火处理一X射线探伤确定缺陷已排除。由于需要用砂轮等工具将焊缝内缺陷完全排除，不可避免的须将缺陷部位扩大数倍甚至数十倍，而后续进行的常规补焊エ序，存在局部加热导致焊缝变形大、补焊质量易受焊材质量影响、补焊过程复杂、补焊效率偏低以及工人劳动强度大等问题。上世纪60年代，前苏联巴顿焊接研究所最早开始研究増加钨极氩弧焊焊缝熔深、减小因材料成分波动影响焊缝熔深的钨极氩弧焊活性焊剂。上世纪90年代末期国内开始进行相关试验研究，相继研制出适用于碳素结构钢、低合金高强钢、超高强度钢、不锈钢等各类钢材以及铝合金、钛合金等有色金属的钨极氩弧焊活性焊剂。在“増加焊接熔深的钨极氩弧焊活性焊剂”(CN 15559557A)、“一种用于低碳钢钨极氩弧焊的活性剤”(CN1439478A)、“一种用于不锈钢氩弧焊的活性焊剂”(CN1439479A)等发明专利所描述，提供了适用于増加各类常见钢种增加焊缝熔深的钨极氩弧焊活性焊剂的配方成分和制备方法。对于活性焊剂在焊缝缺陷补焊方面用途未做拓展和提及。发明专利“ー种消除铝铸件补焊气孔缺陷的方法”(CN101497146A)介绍了采用活性焊剂消除铝铸件补焊气孔的エ艺方法，该改エ艺方法沿用了“先缺陷排故后再填丝补焊”的传统补焊エ艺。该专利所述的采用活性焊剂消除铝铸件补焊气孔的エ艺过程为根据铸件原始缺陷合理开设坡ロ，保证四壁光亮，无毛刺、油污、污垢；焊前采用丙酮将焊区清洗干净，井根据铸件形状、壁厚等条件进行预热；将焊丝洗刷干净；将事先用水调好的糊状焊剂均匀地涂覆于坡ロ表面，或用焊丝一端煨热后沾取适量干焊剂立即实施焊接；焊后立即用热水将焊区表面熔剂残渣清洗干净；对于多层焊，每层之间先清理干净熔剂，再进行下层施焊。该专利只提及针对铝铸件气孔缺陷的补焊技术，未涉及采用活性焊剂进行不锈钢、高强钢及超高強度钢焊缝缺陷的补焊技木。由于该专利主要针对铝铸件气孔缺陷进行补焊，需要开坡ロ后进行补焊，该エ艺方法因劳动强度大、补焊效率低，不适合薄壁及中等壁厚的不锈钢、高强钢及超高强度钢等材料焊缝缺陷补焊。同时该专利中所采用的用水调和活性焊剂的方法，一定程度上会増加焊缝气孔缺陷或裂纹缺陷产生概率，需要对活性焊剂调和溶剂进行改进和创新。而该专利中所述的用焊丝一端煨热后沾取适量干焊剂立即实施焊接的エ艺方法中沾取活性焊剂的质量及补焊质量不易控制，不适合薄壁及中等壁厚的不锈钢、高强钢及超高强度钢等材料焊缝缺陷补焊。由于适用于不锈钢、高强钢及超高強度钢氩弧焊焊接的活性焊剂虽有市售，但其配方及配比尚未公开，该项技术在国内焊接领域尚未全面推广应用，因此目前尚未有将活性焊剂用于不锈钢、高强钢和超高强度钢焊缝缺陷补焊的公开报道及专利申请。
发明内容
为克服现有技术中存在的劳动强度大、补焊效率低、补焊后エ件变形大，不适合薄壁及中等壁厚的不锈钢、高强钢及超高强度钢薄壁及中等壁厚エ件焊缝缺陷补焊的不足，本发明提出了一种基于活性焊剂的钨极氩弧焊补焊方法。本发明所述的基于活性焊剂的钨极氩弧焊补焊方法适用于低合金高强度钢、低合金超高强度钢和不锈钢薄壁及中等壁厚エ件焊缝缺陷补焊，具体包括以下步骤步骤I，对焊缝进行表观处理； 步骤2，在待补焊处涂覆活性焊剂；将钨极氩弧焊活性焊剂用丙酮调和成糊状，所述钨极氩弧焊活性焊剂与丙酮的体积比为I :3 ;将调制的糊状钨极氩弧焊活性焊剂涂覆在エ件的待补焊处；涂覆厚度以盖住エ件原焊缝基体金属色为宜；步骤3，对エ件待补焊处进行补焊；采用钨极氩弧焊对エ件上已涂覆活性焊剂的待补焊处进行补焊；补焊时不填焊丝；补焊的エ艺參数为焊接电流120 230A，焊接电压9 15V，焊接速度90 160mm/min ;对于高强度钢及超高强度钢，补焊后立即用常规氧こ炔火焰对补焊处进行后热处理，后热温度为200 300°C，后热处理的时间为20 30min ；当エ件为高强度钢或超高強度钢时，对补焊后的エ件整体消应カ退火处理；补焊后消应カ退火エ艺參数为退火保温温度为630 690°C、保温时间为70 lOOmin，エ件出炉后空冷至室温；得到经过补焊的エ件；步骤4，X射线探伤检测。当气孔缺陷分布于焊缝两边时，所述的基于活性焊剂的钨极氩弧焊采用摆动电弧方式，摆弧幅宽应以盖住原焊缝宽度为宜，摆弧频率为3 5Hz。本发明采用基于活性焊剂的钨极氩弧焊对不锈钢、高强钢、超高强度钢薄壁及中等壁厚结构件常见焊缝缺陷进行补焊，补焊前无需进行焊缝缺陷排故处理，减小了补焊范围及深度；采用的活性焊剂能够提高电弧能量密度，相比传统エ艺可降低补焊过程焊接热输入量约50%，减小エ件补焊变形量约40%，提高补焊效率约100%。可实现高效率、高性能、低变形的补焊エ艺过程，并具有操作简单方便的特点。
附图I为本发明所指补焊过程示意图；附图2为本发明的流程图。
具体实施例方式实施例I本实施例是ー种基于活性焊剂的低合金高強度钢压カ容器钨极氩弧焊补焊方法。本实施例中，被补焊的エ件为低合金高強度钢压カ容器，直径Φ 1200mm、壁厚
3.2mm,材质30CrMnSiA高强度钢，材料强度级别为lOOOMPa。采用钨极氩弧焊焊后，经X射线探伤发现环焊缝中存在多处裂纹。所采用的活性焊剂为西安航天动カ机械厂生产的低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂，通过钨极氩弧焊对所述低合金高強度钢压カ容器焊缝中的气孔缺陷进行补焊处理，具体补焊步骤为步骤1，对焊缝进行表观处理。采用常规方法用钢丝轮对低合金高強度钢压カ容器焊缝中缺陷部位进行表观清理。步骤2，在待补焊处涂覆活性焊剂。将低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂用丙酮调和成糊状，所述低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂与丙酮的体积比为I :3。将调制的糊状低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂用扁平软毛刷涂覆在待补焊处，涂覆厚度以盖住原焊缝基体金属色为宜。步骤3，对エ件待补焊处进行补焊。采用钨极氩弧焊对エ件上已涂覆活性焊剂的待补焊处进行补焊；补焊时不填焊丝。补焊的エ艺參数为焊接电流100 140A，焊接电压9 12V，焊接速度90 120mm/min。本实施例中，焊接电流140A，焊接电压10V，焊接速度 110mm/min。焊后立即用常规氧こ炔火焰对补焊处进行后热处理，以降低エ件的冷裂倾向；后热温度为200°C，时间为20min。エ件补焊后，对其进行炉内整体消应カ退火处理。补焊后消应カ退火エ艺參数为退火保温温度为630°C、保温时间为70min，出炉后空冷至室温。得到经过补焊的エ件。步骤4，X射线探伤检测。清理经过退火处理的补焊处表面后，进行X射线探伤检测，确认焊缝中裂纹气孔缺陷已完全排除。焊缝内在质量及表观质量符合QJ1842-95I级焊缝要求。实施例2 本实施例是ー种基于活性焊剂的低合金高強度钢压カ容器钨极氩弧焊补焊方法。本实施例中，被补焊的エ件为低合金高強度钢压カ容器，直径Φ 1400mm、壁厚
4.5mm,材质30CrMnSiA高强度钢，材料強度级别为lOOOMPa。采用钨极氩弧焊焊后，经X射线探伤发现环焊缝中约500mm长范围内分散着直径约Φ I. Omm的成串气孔缺陷。所采用的活性焊剂为西安航天动カ机械厂生产的低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂，通过钨极氩弧焊对所述低合金高強度钢压カ容器焊缝中的气孔缺陷进行补焊处理，具体补焊步骤为步骤1，对焊缝进行表观处理。采用常规方法用钢丝轮对低合金高強度钢压カ容器焊缝中缺陷部位进行表观清理。步骤2，在待补焊处涂覆活性焊剂。将低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂用丙酮调和成糊状，所述低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂与丙酮的体积比为I :3。将调制的糊状低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂用扁平软毛刷涂覆在待补焊处，涂覆厚度以盖住原焊缝基体金属色为宜。步骤3，对エ件待补焊处进行补焊。采用钨极氩弧焊对エ件上已涂覆活性焊剂的待补焊处进行补焊；补焊时不填焊丝。由于焊缝气孔分布于焊缝两边且原焊缝较宽，进行采用钨极氩弧焊补焊时需采用电弧摆动方式，以利于将分散在焊缝两边的气孔完全消除。补焊的エ艺參数为焊接电流120 160A，焊接电压9 12V，焊接速度90 120mm/min，电弧摆幅宽度须大于原焊缝宽度，频率3 5Hz。本实施例中，焊接电流120A，焊接电压9V，焊接速度90mm/min，摆幅宽度摆弧幅宽为6. Omm，频率3Hz。焊后立即用常规氧こ炔火焰对补焊处进行后热处理，以降低エ件的冷裂倾向；后热温度为250°C，时间为25min。エ件补焊后，对其进行炉内整体消应カ退火处理。补焊后消应カ退火エ艺參数为退火保温温度为650°C、保温时间为90min，出炉后空冷至室温。得到经过退火处理的补焊后的エ件。得到经过补焊的エ件。
步骤4，X射线探伤检测。清理经过退火处理的补焊处表面后，进行X射线探伤检测，确认焊缝中气孔缺陷已完全排除。焊缝内在质量及表观质量符合QJ1842-95I级焊缝要求。实施例3本实施例是ー种基于活性焊剂的低合金超高強度钢压カ容器钨极氩弧焊补焊方法。本实施例中，被补焊的エ件为低合金超高強度钢压カ容器，直径Φ2000πιπι、壁厚
6.5mm，材质为31Si2MnCrMoVE超高强度钢，材料强度级别为1700MPa。采用自动钨极氩弧焊焊后，经X射线探伤发现环焊缝根部出现多处未焊透。由于产品结构限制，无法从焊缝背面直接进行清根和补焊，采取了基于活性焊剂的手工钨极氩弧焊从焊缝正面对上述焊缝根部未焊透缺陷进行补焊处理。所采用的活性焊剂为西安航天动力机械厂生产的低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂，通过钨极氩弧焊对所述低合金超高強度钢压カ容器焊缝缺陷的具体补焊步 骤为步骤1，对焊缝进行表观处理。采用常规方法用钢丝轮对低合金超高强度钢压カ容器焊缝中缺陷部位进行表观清理。步骤2，在待补焊处涂覆活性焊剂。本实施例中，将低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂用丙酮调和成糊状，所述低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂与丙酮的体积比为I : 3。将调制的糊状低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂用扁平软毛刷涂覆在待补焊处，涂覆厚度以盖住原焊缝基体金属色为宜。步骤3，对エ件待补焊处进行补焊。采用手工钨极氩弧焊对エ件已涂覆活性焊剂的待补焊处进行补焊；补焊时不填焊丝。补焊エ艺參数为焊接电流190A 210A，焊接电压12 15V，焊接速度为110 130mm/min。本实施例中，焊接电流为210A，焊接电压15V，焊接速度为120mm/min。焊后立即用常规氧こ炔火焰对补焊处进行后热处理，以降低エ件的冷裂倾向；后热温度为300°C，时间为30min。エ件补焊后，对其进行炉内整体消应カ退火处理。补焊后消应カ退火エ艺參数为退火保温温度为690°C、保温时间为lOOmin，エ件出炉后空冷至室温。得到经过补焊的エ件。步骤4，X射线探伤检测。清理经过退火处理的补焊处表面后，对其进行X射线探伤检测，确认焊缝根部未焊透已完全排除。焊缝内在质量及表观质量符合QJ175-930级焊缝要求。实施例4本实施例是ー种基于活性焊剂的不锈钢压カ容器钨极氩弧焊补焊方法。某不锈钢压カ容器，直径Φ2800πιπι、壁厚8mm，材质0Crl8Ni9，采用自动钨极氩弧焊焊后，在环焊缝中心部位分布多处连续性纵向裂纹。采用的活性焊剂为西安航天动力机械厂生产的不锈钢氩弧焊活性焊剂，通过钨极氩弧焊对所述不锈钢压カ容器焊缝裂纹缺陷的具体补焊步骤为步骤1，对焊缝进行表观处理。采用常规方法用钢丝轮对低合金超高强度钢压カ容器焊缝中缺陷部位进行表观清理。步骤2，在待补焊处涂覆活性焊剂。本实施例中，将不锈钢氩弧焊活性焊剂用酒精调和成糊状，所述不锈钢钢氩弧焊活性焊剂与丙酮的体积比为I :3。将调制的糊状不锈钢氩弧焊活性焊剂用扁平毛刷涂覆在待补焊处，涂覆厚度以盖住原焊缝基体金属色为宜。步骤3，对エ件的待补焊处进行补焊。采用手工钨极氩弧焊对已涂覆活性焊剂的待补焊处进行补焊；补焊时不填焊丝。补焊エ艺參数为焊接电流200 230A，焊接电压12 15V,焊接速度为150 180mm/min。本实施例中，焊接电流230A，焊接电压12V，焊接速度为160mm/min。得到经过补焊的エ件。 步骤4，X射线探伤检测。清理工件补焊处表面后，进行X射线探伤检测，确认焊缝中裂纹缺陷已完全排除。
权利要求
1.一种基于活性焊剂的钨极氩弧焊补焊方法，其特征在于，所述的基于活性焊剂的钨极氩弧焊补焊方法适用于低合金高强度钢、低合金超高强度钢和不锈钢，具体包括以下步骤 步骤I，对焊缝待补焊处进行表观处理； 步骤2，在待补焊处涂覆活性焊剂；将钨极氩弧焊活性焊剂用丙酮调和成糊状，所述钨极氩弧焊活性焊剂与丙酮的体积比为I :3 ;将调制的糊状钨极氩弧焊活性焊剂涂覆在エ件待补焊处；涂覆厚度以盖住エ件原焊缝基体金属色为宜； 步骤3，对エ件待补焊处进行补焊；采用钨极氩弧焊，对エ件上已涂覆活性焊剂的待补焊处进行补焊；补焊时不填焊丝；补焊的エ艺參数为焊接电流120 230A，焊接电压9 15V，焊接速度90 160mm/min ;对于高强度钢及超高强度钢，补焊后立即用常规氧こ炔火焰对补焊处进行后热处理，后热温度为200 300°C，后热处理的时间为20 30min ;当エ件为高强度钢或超高強度钢时，对补焊后的エ件整体消应カ退火处理；补焊后消应カ退火エ艺參数为退火保温温度为630 690°C、保温时间为70 lOOmin，エ件出炉后空冷至室温；得到经过补焊的エ件； 步骤4，X射线探伤检测。
2.如权利要求I所述ー种基于活性焊剂的钨极氩弧焊补焊方法，其特征在干，当焊缝气孔分布于焊缝两边吋，所述的钨极氩弧焊补焊采用电弧摆动方式，摆幅宽度须大于原焊缝宽度。
全文摘要
一种基于活性焊剂的钨极氩弧焊补焊方法。所述的基于活性焊剂的钨极氩弧焊补焊方法适用于低合金高强度钢、低合金超高强度钢和不锈钢。将低碳钢钨极氩弧焊活性焊剂用丙酮调和成糊状，并涂覆在工件待补焊处。采用钨极氩弧焊，对工件上已涂覆活性焊剂的待补焊处进行补焊处理。当工件为高强度钢或超高强度钢时，对补焊后的工件进行整体消应力退火处理。本发明工艺补焊过程中所采用活性焊剂的能够提高电弧能量密度，相比传统补焊工艺可降低焊接热输入量约50%，减小补焊变形约40%，提高补焊效率约100%，可实现高效率、高性能、低变形的补焊工艺过程，并具有操作简单方便的特点。
文档编号B23K9/022GK102717174SQ201210186619
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月7日 优先权日2012年6月7日
发明者万志平, 吴军, 吴岩, 张立武, 杨平会, 王卫玲, 胡春海, 贺永海 申请人:西安航天动力机械厂