本发明涉及船舶制造技术领域，尤其涉及一种双相不锈钢立对接自动焊接方法。
背景技术：
化学品船属于高技术、高附加值的船型之一，其建造日益广泛，此船型通常需要采用双相不锈钢进行制造。双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，具有良好的耐腐蚀性能和耐磨损性能，但其对焊接的热输入要求极其苛刻。焊接时如果热输入太大，焊缝热影响区范围增大，金相组织也趋于晶粒粗大、紊乱，造成脆化，主要表现为焊接接头的塑性指标下降。如焊接热输入太小，造成淬硬组织并易产生裂纹，对haz的冲击韧性同样不利。通常，化学品船上双相不锈钢对立焊接的热输入值需要控制在0.5-2.5kj/mm。不锈钢化学品船在组装及搭接阶段建造时，存在许多双相不锈钢立对位置的焊接，传统搭载阶段立对位置的焊接采用的都是大线能量焊接，焊接热输入在10kj/mm以上，因此对于化学品船上的双相不锈钢只能采用半自动co2保护气体焊进行焊接。但是，在焊接的过程中由于焊接的层数较多，在实际的施工过程中采用半自动化co2保护气体焊，焊接效率较低；此外，半自动co2气体保护焊属于手工操作，对于焊工本身的技能、责任心要求较高，焊接时层道数需布置合理，在焊接过程中焊接缺陷必须清除后方能进行下一道焊接，焊接质量稳定性相对较差。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于：提供一种双相不锈钢立对接自动焊接方法，能够提高双相不锈钢板立对接焊缝的焊接效率。
本发明的另一个目的在于：提供一种双相不锈钢立对接自动焊接方法，该方法能够有效提高坡口的焊接质量。
为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
提供一种双相不锈钢立对接自动焊接方法，包括以下步骤：
步骤s10、提供两块待对接的双相不锈钢板，在两块所述双相不锈钢板的对接位置开设单面v形坡口，所述坡口的角度为55°-65°，所述坡口的间隙为4-12mm，于所述坡口的背面设置衬垫；
步骤s20、将co2焊枪固定在摆动器上，自动焊接时所述摆动器驱动所述co2焊枪从所述坡口的正面对所述坡口进行摆动焊接，并在所述坡口内依次形成打底层、填充层以及盖面层。
作为所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法的一种优选的技术方案，在所述步骤s20中具体包括：
步骤s21、在焊接所述打底层的焊接工艺参数为焊接电流150-160a，焊接电压22-24v，焊接速度100-110mm/min；
步骤s22、在焊接所述填充层的焊接工艺参数为焊接电流为160-180a，焊接电压23-25v，焊接速度115-125mm/min；
步骤s23、在焊接所述盖面层的焊接工艺参数为焊接电流160-170a，焊接电压23-25v，焊接速度108-127mm/min。
作为所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法的一种优选的技术方案，所述co2焊枪在所述摆动器的驱动下沿所述坡口的宽度方向摆动。
作为所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法的一种优选的技术方案，所述坡口具有相对设置的第一坡口侧边和第二坡口侧边，所述co2焊枪依次在所述第一坡口侧边、所述坡口的中间位置以及所述第二坡口侧边之间摆动；
或，所述co2焊枪依次在所述第二坡口侧边、所述坡口的中间位置以及所述第一坡口侧边之间摆动。
作为所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法的一种优选的技术方案，所述co2焊枪在所述第一坡口侧边停留的时间为0.4-0.5s，所述co2焊枪在所述第一坡口侧边停留的时间为0.4-0.5s，所述co2焊枪在所述坡口的中间位置停留的时间为0.1-0.2s。
作为所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法的一种优选的技术方案，在所述步骤s20中，所述co2焊枪在对所述坡口焊接时采用多层焊接的方式，在所述坡口内形成多层焊道层，每个所述焊道层的高度均小于6mm。
作为所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法的一种优选的技术方案，在所述步骤s21中，所述co2焊枪在焊接所述打底层的摆动频率为70次/分钟；
和/或，在所述步骤s22中，所述co2焊枪在焊接所述填充层的摆动频率为40-50次/分钟；
和/或，在所述步骤s23中，所述co2焊枪在焊接所述盖面层的摆动频率为40-50次/分钟。
作为所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法的一种优选的技术方案，两块所述双相不锈钢板的厚度为9-36mm。
作为所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法的一种优选的技术方案，所述衬垫为陶瓷衬垫或铜衬垫。
作为所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法的一种优选的技术方案，在所述步骤s20后，还包括步骤s30、清理，清理所述衬垫和所述盖面层的周部的焊接残渣，并将所述盖面层的表面打磨光滑。
本发明的有益效果为：在船舶制造行业中自动化焊接率是衡量一个造船企业生产能力的重要指标，于本发明所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法中，通过摆动器驱动co2焊枪，能够实现化学品船在组装或搭载阶段过程中双相不锈钢板对接缝的自动焊接。改变了双相不锈钢立对接在传统的焊接中只能采用co2半自动焊的技术，大大减少了焊接时的焊接缝打磨工作，很大程度提高了工作效率，同时保证了焊接质量。在本方案中，分层的焊接方法能够便于控制打底层、填充层以及盖面层的温度，进一步提高焊接质量。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为实施例所述坡口的结构示意图。
图2为实施例所述衬垫黏贴示意图。
图3为所述坡口的焊接过程示意图。
图4为所述坡口焊接完成后的焊道分布图。
图中：
1、双相不锈钢板；2、坡口；3、打底层；4、衬垫；41、凹槽；5、填充层；51、第一填充层；52、第二填充层；6、摆动器；7、co2焊枪；71、焊丝；8、盖面层；81、第一盖面层；82、第二盖面层。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1～4所示，于本实施例中，本发明所述的一种双相不锈钢立对接自动焊接方法，该方法包括以下步骤，步骤s10、提供两块待对接的双相不锈钢板1，在两块所述双相不锈钢板1的对接位置开设单面v形坡口2，所述坡口2的角度α为55°-65°，所述坡口2的间隙h为4-12mm，于所述坡口2的背面设置衬垫4；
步骤s20、将co2焊枪7固定在摆动器6上，自动焊接时所述摆动器6驱动所述co2焊枪7从所述坡口2的正面对所述坡口2进行摆动焊接，并在所述坡口2内依次形成打底层3、填充层5以及盖面层8。在船舶制造行业中自动化焊接率是衡量一个造船企业生产能力的重要指标，于本发明所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法中，通过摆动器6对co2焊枪7进行控制，能够实现化学品船在组装或搭载阶段过程中双相不锈钢板1对接缝的自动焊接。改变了双相不锈钢立对接在传统的焊接中只能采用co2半自动焊的技术，大大减少了焊接时的焊接缝打磨工作，提高工作效率，同时保证了焊接质量。在具体的施工过程中通过运用该方法焊接双相不锈钢板1形成的坡口2，实现双相不锈钢立对接实现的自动化焊接，有效地提高船厂的自动化焊接率，并且无形中提高了船厂的竞争力。在本方案中，分层的焊接方法能够便于控制打底层3、填充层5以及盖面层8的温度，进一步提高焊接质量。具体的，co2焊枪7上设置焊丝71，在摆动器6的控制下使co2焊枪7的摆动，从而带动焊丝71的摆动。在本方案中，利用co2气体保护焊使得坡口2具有较小的气孔，进一步保证焊接质量。
其中，在所述步骤s20中具体包括：
步骤s21、在焊接所述打底层3的焊接工艺参数为焊接电流150-160a，焊接电压22-24v，焊接速度100-110mm/min，线能量范围1.8-2.3kj/mm，
步骤s22、在焊接所述填充层5的焊接工艺参数为焊接电流为1.6-2.4a，焊接电压23-25v，焊接速度115-125mm/min，线能量范围1.6-2.4kj/mm；
步骤s23、在焊接所述盖面层8的焊接工艺参数为焊接电流160-170a，焊接电压23-25v，焊接速度108-127mm/min，线能量范围1.6-2.4kj/mm。
由双相不锈钢本身的特性可知，双相不锈钢中的奥氏体和铁素体的含量基本接近于平衡，焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性都较小，双相不锈钢焊接头的力学性能和耐腐蚀性能取决于焊接接头能否保持适当的相比例。双相不锈钢在高温下是100％铁素体，若线能量过小，热影响区冷却速度快，奥氏体来不及析出过量的铁素体就会在温室下过量保持下来；若线能量过大，冷却速度太慢，尽管可以获得足量的奥氏体，但也会引起热影响区的铁素体晶粒长大以及σ相等有害金属相的析出，造成接头脆化。由于双相不锈钢具有以上的特性，需要在对所述双相不锈钢板1进行焊接时要严格控制焊接工艺参数，以使焊接线能量对所述双相不锈钢板1的双相组织的平衡得到较好的控制。通过在所述步骤s21、所述步骤s22、所述步骤s23中分别对焊接工艺的焊接电流、焊接电压、以及焊接速度的控制，能够实现对线能量的大小进行控制，提高坡口2的打底层3、填充层5以及盖面层8的塑性指标以及冲击韧性。
所述co2焊枪7在所述摆动器6的驱动下沿所述坡口2的宽度方向摆动。利用摆动器6驱动co2焊枪7，使得co2焊枪7上的焊丝71在准确对坡口2进行焊接。由于盖面层8位于靠近坡口2正面，并且接近所述坡口2远离所述衬垫4的开口端，当对坡口2的盖面层8焊接时，co2焊枪7带动焊丝71沿坡口2的宽度方向摆动，使焊丝71分别向坡口2两侧的双相不锈钢板1靠近，焊丝71滴落到坡口2内并向所述双相不锈钢板1的边沿位置堆积，盖面层8靠近所述开口端的上端面向所述双相不锈钢板1的边沿位置延伸，形成与双相不锈钢板1表面的边沿位置接触的延伸部，保证了盖面层8与双相不锈钢板1的表面的粘接强度。
具体的，所述坡口2具有相对设置的第一坡口侧边和第二坡口侧边，所述co2焊枪7依次在第一坡口侧边、所述坡口的中间位置以及所述第二坡口侧边之间摆动。在本实施例中，所述第一坡口侧边指的是坡口2邻近其中一块双相不锈钢板1的位置，所述第二坡口侧边指的是坡口2邻近另一块双相不锈钢板1的位置。当所述co2焊枪7在对所述打底层3、所述填充层5以及所述盖面层8焊接时，所述co2焊枪7在对所述坡口2焊接时采用多层焊接的方式，在所述坡口2内形成多层焊道层，每个所述焊道层的高度均小于6mm。通过此设计，能够控制焊道层的温度，确保焊接质量。其中，打底层3、填充层5以及盖面层8中可包括若干个焊道层，在具体施工中，可将打底层3、填充层5或盖面层8中的焊道层的个数为一个、两个、三个或者更多。
作为所述双相不锈钢立对接自动焊接方法的一种优选的方案，所述co2焊枪7在所述第一坡口侧边停留的时间为0.4-0.5s，所述co2焊枪7在所述第二坡口侧边停留的时间为0.4-0.5s，所述co2焊枪7在所述坡口2的中间位置停留的时间为0.1-0.2s。由于坡口2的焊道层与两块所述双相不锈钢的粘接强度要求更高，以保证两块双相不锈钢板1的对接的结构强度，通过将co2焊枪7在第一坡口侧边和第二坡口侧边停留的时间均设置为0.4-0.5s，能够使得掉落在坡口2靠近双相不锈钢板1一侧的焊丝71量更多，提高焊道层与双相不锈钢板1的粘接强度。co2焊枪7在第一坡口侧边和第二坡口侧边停留的时间与co2焊枪7在坡口2的中间位置停留的时间相同，在具体的焊接过程中，填充层5在坡口2内形成第一填充层51以及与所述第一填充层51面接触的第二填充层52，盖面层8在坡口2内形成第一盖面层81以及与所述面接触的第二盖面层82，打底层3由于衬垫4以及背面的坡口2的存在，只在坡口2内形成一层打底层3。值得注意的是，本发明所述坡口2的中间位置指的是背面的坡口2正对坡口2的位置。优选的，第一填充层51、第二填充层52、第一盖面层81、第二盖面层82以及打底层3的起焊位置和止焊位置不完全相同，避免各层中薄弱部的累积。打底层3与填充层5的交接面、填充层5与盖面层8的交接面、第一填充层51与第二填充层52的交接面以及第一盖面层81和第二盖面层82的交接面之间的连线为非直线，上述的交接面并不完全处于同一直线上。
其中，在所述步骤s21中，所述co2焊枪7在焊接所述打底层3的摆动频率为70次/分钟。在所述步骤s22中，所述co2焊枪7在焊接所述填充层5的摆动频率为40-50次/分钟。在所述步骤s23中，所述co2焊枪7在焊接所述盖面层8的摆动频率为40-50次/分钟。
于本实施例中，两块所述双相不锈钢板1的厚度为9-36mm。具体的，打底层3、填充层5以及盖面层8的厚度在实际施工中根据需要设置，当对应的焊道层内的焊接单个的焊道层的高度小于打底层3、填充层5或盖面层8的厚度时，需要打底层3、填充层5或盖面层8进行多个焊道层的焊接，以使打底层3、填充层5或盖面层8内对应的对所有的焊道层总的厚度等于与其对应的打底层3、填充层5或盖面层8设定的厚度。但是，在对应的打底层3、填充层5或盖面层8的每一层的焊道层的焊接都是分步进行的，即将对应的打底层3、填充层5或盖面层8内的第一个的焊道层焊接完成后，co2焊枪7沿着坡口2的长度方向移动，在坡口2长度方向上在该焊道层邻近的位置进行下一次的焊接，在该处的焊道层焊接完成后，co2焊枪7再返回上一次焊接的焊道层并在该焊道层的表面继续焊接下一层的焊道层，加厚该焊道层的强度，以此类推，直至各层焊道层的总和满足该对应的打底层3、填充层5或盖面层8的厚度要求。通过在坡口2长度方向上对不同位置上的焊道层之间的轮流切换焊接，能够对焊道层上的温度进行降温，并且充分利用了co2焊枪7，提高焊接效果的同时也提高焊接的速率。
优选的，所述衬垫4为陶瓷衬垫或铜衬垫。在本实施例中衬垫4为陶瓷衬垫。
进一步的，衬垫4靠近坡口2的一侧设置有凹槽41，凹槽41的宽度大于坡口2背面的间隙的宽度。通过在衬垫4上设置凹槽41，可以为焊丝71提供焊缝溢流空间和导热空间，有效地防止了在焊缝处产生气泡，提高了焊缝的质量。优选的，凹槽41为朝向远离坡口2一侧凹设的弧形结构。
在所述步骤s20后，所述的双相不锈钢立对接自动焊接方法还包括s30、焊后处理，清理所述衬垫4和所述盖面层8的周部的焊接残渣，并将所述盖面层8的表面打磨光滑。具体的，可通过打磨使盖面层8侧表面与两块双相不锈钢板1的表面平齐，保持良好的美观性。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于在描述上加以区分，不具有特殊含义。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。