一种耐候钢的同钢种焊接工艺及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钢材焊接方法，具体涉及一种耐候钢的同钢种焊接工艺及其应 用，属于焊接技术领域。
【背景技术】
[0002] 在国内制造业中，有关船用SCR反应器壳体所用材料及制造还未有资料报道。有关 SCR脱销技术主要用在火电厂，且绝大多数引用国外的烟气脱销技术。其反应器壳体材料选 用低合金结构钢Q345(16MnR)进行制造。由于反应器内温度较高，锰钢在高于425°C温度下 长期使用时，钢中碳化物相有石墨化倾向，并且在高温下钢材的强度折减较多。另外，烟气 中含有S〇2介质，在露点温度冷凝后，会对反应器壳体产生腐蚀性。而16MnR的耐腐蚀性较 差。在焊接加工过程中，为了防止裂纹及应力集中，一般需要将Q345(16MnR)工件进行整体 或局部预热。这不仅会浪费资源，还会恶化工人的劳动条件。不锈钢(如316L)具有较好的耐 热性耐酸性，若SCR壳体整体采用不锈钢制作，其成本会上升7-8倍，使反应器制造成本上 升。
[0003] 耐候钢，即通过添加少量的合金元素如Cu、P、Cr、Ni等，使其在金属基体表面形成 保护层，以提高耐大气腐蚀性能的钢。主要应用在车辆、集装箱、建筑、塔架或结构件等结构 中，具有较好的耐大气腐蚀性能。利用它的耐锈性能，能使构件具有抗腐蚀、延长使用寿命、 减少涂装、环保和省工节能等特点。〇9CuPCrNi-A耐候钢是在Q355NH耐候钢基础上，提高P、 Cr等耐腐蚀性元素的含量而成的。由于P元素的增加，会提高焊接接头的冷裂性，因此对耐 候钢的焊接工艺要求严格。
[0004] 专利公布号CN 102990207A的中国专利公开了"耐候钢板材的焊接方法"。其特点 是采用钨极氩弧焊接的方法进行打底层焊接，熔化极混合气体保护焊接的方法进行填充盖 面，然后用钨极氩弧焊对焊趾处进行重熔。
[0005] 专利公布号CN103111733A的中国专利公开了 "高耐候钢与不锈钢的焊接方法"。其 特点是耐候钢与不锈钢的坡口钝边厚度为〇-lmm，采用熔化极混合气体保护焊接进行打底、 填充、盖面焊接。
[0006] 专利公布号CN103111733A的中国专利公开了 "一种耐候钢Q355NHD的焊接方法"。 其特点是采用实芯焊丝，C02作为保护气体，采用双丝埋弧焊或单丝埋弧焊进行对接接头的 焊接。
[0007] 专利公布号CN102837105A的中国专利公开了 "一种桥梁用Q345qDNH耐候钢的焊接 方法"。其特点是对于板厚< 20mm的奶厚钢板，焊前不预热，采用单边V型坡口，钝边尺寸为 0-2mm，留6mm间隙，坡口角度为45°，背面衬陶瓷衬垫，采用药芯焊丝C02气体保护半自动焊 接。
[0008] 以上的耐候钢焊接专利中，当采用C02气体保护半自动焊接时，几乎都采用了富氩 气体进行焊接，或采用背面衬陶质衬垫，6mm大间隙，进行C02半自动焊接，增加了填充材料 的消耗。为了满足〇9CuPCrNi-A耐候钢在船用柴油机SCR反应器上的应用，并得到性能合格 的焊接接头，本发明提供了一种技术方案简单、适应范围广、效率较高、焊接变形小，实施效 果均符合船级社相关标准的技术要求的焊接工艺方法。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于，克服现有船舶柴油机SCR反应器制造用材的不足，解决SCR反 应器的制造中的选材和焊接工艺问题，提供一种耐候钢的同钢种焊接工艺及其应用，采用 药芯焊丝CO 2气体保护半自动焊接方式，达到接头力学性能优良、熔渣保护、耐候性良好同 时焊接效率较高的效果，具有工艺简单、实用性强的优点。
[0010] 为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：
[0011] -种耐候钢的同钢种焊接工艺，其特征在于:所述的同钢种焊接工艺采用药芯焊 丝CO2气体保护半自动焊接方法，包括：
[0012] 1)所述耐候钢为09CuPCrNi-A，其厚度为12mm，结构是板材或管材；
[0013] 2)焊接材料选用耐候钢GFR-81W2药芯焊丝，直径为1.2mm，化学成分符合标准AWS A5.29E81T1-W2C；
[0014] 3)焊接接头形式采用对接，接缝形式为V形坡口，该坡口角度为60°，根部间隙为1-2mm；
[0015] 4)焊缝采用多层焊接，层与层之间温度不超过150°C。
[0016] 所述的同钢种焊接工艺可以预热120-150°c，或不采用预热。
[0017] 对接接头的焊接顺序为：
[0018] a.将机械加工后的坡口两侧各20_进行打磨，使之露出金属光泽；
[0019] b.进行定位焊接，坡口间隙控制在l-2mm;
[0020] c.预热 120°C_150°C 或不预热；
[0021] d.采用与定位焊相同的参数进行打底层焊接；
[0022] e.进行填充层焊接；
[0023] f.进行.反面请根，并进行盖面1焊接；
[0024] g.进行盖面2焊接；
[0025] h.采用石棉毡进行保温缓冷。
[0026]所述的同钢种焊接工艺在各工序焊接中的参数如下：
[0027] 定位焊缝:保护气体流量15-20L/min，焊接电流110-130A，焊接电压20-21V，焊接 速度25-35cm/min，反接，摆幅为l-3mm，热输入量7-9KJ/cm;
[0028] 打底层焊缝:保护气体流量15-20L/min，焊接电流150-170A，焊接电压20-21V，焊 接速度25-35cm/min，反接，摆幅为l-3mm，热输入量10-12KJ/cm;
[0029] 填充层焊缝:保护气体流量15-20L/min，焊接电流170-190A，焊接电压21-22V，焊 接速度25-35cm/min，反接，摆幅为4-6mm，热输入量12-14KJ/cm;
[0030] 盖面层焊缝:保护气体流量15-20L/min，焊接电流190-210A，焊接电压24-25V，焊 接速度20_24cm/min，反接，摆幅为5-7mm，热输入量20-22KJ/cm;
[0031] 封底层焊缝:保护气体流量15-20L/min，焊接电流190-210A，焊接电压23-24V，焊 接速度25-35cm/min，反接，摆幅为4-6mm，热输入量15-17KJ/cm〇
[0032] 所述的耐候钢的同钢种焊接工艺在船舶柴油机SCR反应器制造上的应用。
[0033]与现有技术相比，本发明具有以下益处：
[0034] 1)本发明合理地选择了 SCR反应器的结构材料为耐候钢09CuPCrNi-A，该材料是在 低碳钢的基础上通过加入能提高耐大气腐蚀性能的合金元素热乳而成，其组织为块状和条 状的铁素体加少量的珠光体，含碳量较低，塑性和韧性较高，焊接性能好，具有较好的耐腐 蚀性能；因此，本应用材料耐候钢〇9CuPCrNi-A较常规的材料低合金结构钢Q345和不锈钢 316L，作为SCR反应器的制造材料，可获得既满足耐热耐腐蚀性好、强度高和焊接工艺性好 的要求，又降低成本的效果。
[0035] 2)本发明合理地选择焊接材料，使形成的焊缝金属同时含有镍、铬、铜等起耐腐蚀 性作用的元素，保证了焊缝金属的耐腐蚀性等同于母材金属。
[0036] 3)本发明采用药芯焊丝气体保护焊接，既具有熔渣保护特点又具有半自动焊接优 点，熔敷效率高，提高了生产效率。
[0037] 4)本发明采用了多层焊接，充分利用前层焊缝对后层焊缝的预热，后层焊缝对前 层焊缝的热处理作用，从而改变了焊接接头的组织及应力分布，可以取消耐候钢的焊前预 热，简化了焊接工艺，减轻了工人的劳动强度。
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