本發明涉及一種焊接方法，尤其涉及一種不銹鋼復合板的焊接方法。

背景技術：

1、不銹鋼復合板屬于多元復合的新型金屬結構材料，其在利用基材層碳鋼保證整體強韌性的同時，利用復材層不銹鋼來實現耐蝕性、美觀等功能性需求。

2、由于不銹鋼和碳鋼成分相差較大，工程中不銹鋼復合板在焊接時應采用多層多道焊(即將接頭焊縫分為不銹鋼復材層焊縫、過渡層焊縫以及碳鋼基材層焊縫分別焊接)以同時保證接頭復材層焊縫的耐蝕性和整體的機械性能。在大多數的工業制造場景中，不銹鋼復合板的焊接都是采用基材層-過渡層-復材層的焊接順序，因為這種焊接順序下的焊接操作比較容易實現，更重要的是，碳鋼向不銹鋼的成分過渡(即復材層及過渡層焊道的稀釋率)比較容易完成，復材層的耐蝕性能容易得到保證。

3、但事實上，在基材層-過渡層-復材層的焊接順序下，不銹鋼復合板的焊接關鍵點除了基材層碳鋼向復材層不銹鋼的成分過渡(稀釋率控制)以外，還有過渡層與基材層的界面控制問題。

4、由于上述焊接本質上屬于不銹鋼與碳鋼的異種金屬連接，過渡層焊縫與基材層焊縫的結合界面上不可避免地會產生過渡微區。由于該過渡微區主體組織為馬氏體組織，會導致界面區域顯著硬脆化。這樣的硬脆微區會致使界面區域在受到載荷作用時發生非均勻的塑性變形，進而產生開裂失效。因此過渡層與基材層焊接界面的硬脆過渡微區的存在對接頭而言是服役安全隱患，需要加以控制。然而現有技術中尚未有解決上述問題的方法。

技術實現思路

1、本發明的目的在于提供一種用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法，該方法基于特殊設計的坡口，使用多種弧焊方法，在保證不銹鋼復材層極低的稀釋率水平的同時，有效控制了基材層-過渡層-不銹鋼復材層焊接順序下，過渡層與基材層焊接界面上的硬脆微區的寬度和硬化程度，有效改善了界面的結合性能，從而能夠實現基材層-過渡層-不銹鋼復材層焊接順序下不銹鋼復合板的高質量連接。

2、為了實現上述目的，本發明提供了一種用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法，所述不銹鋼復合板包括基材層和不銹鋼復材層，所述基材層和不銹鋼復材層的結合界面處具有過渡層；所述高質量焊接方法包括步驟：

3、在不銹鋼復合板的焊接截面上對應基材層的位置加工x型坡口，x型坡口的中部設置有鈍邊；在不銹鋼復合板的焊接截面上對應過渡層和不銹鋼復材層的位置開梯形坡口；

4、采用埋弧焊對基材層進行焊接；

5、采用雙鎢極氬弧焊對過渡層進行焊接；

6、采用雙鎢極氬弧焊對不銹鋼復材層進行焊接。

7、進一步地，在本發明所述的用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法中，所述x型坡口的傾斜部和豎直方向的夾角與梯形坡口的傾斜部和豎直方向的夾角一致。

8、進一步地，在本發明所述的用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法中，所述x型坡口的傾斜部和豎直方向的夾角以及梯形坡口的傾斜部與豎直方向的夾角均為α≥(1.5b1)°，式中b1表示基材層表面至其與不銹鋼復材層的結合界面之間的距離，其單位參量為mm。

9、在這種實施方式中，通過上述坡口設計，可以便于后續埋弧焊和雙鎢極氬弧焊的焊槍操作。

10、進一步地，在本發明所述的用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法中，所述x型坡口的鈍邊的厚度b3控制為2-4mm范圍內，且保持零間隙裝配，配合基層埋弧焊的工藝參數窗口，可以在避免第一道基層焊縫熔穿的同時實現良好成型。

11、進一步地，在本發明所述的用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法中，所述梯形坡口的臺階單邊寬度w2≥(2+0.1b1)，式中b1表示基材層表面至其與不銹鋼復材層的結合界面之間的距離，其單位參量為mm。

12、進一步地，在本發明所述的用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法中，所述梯形坡口的臺階平面距離基材層與不銹鋼復材層的結合界面之間的距離w1控制在0.5b2-0.8b2范圍內，式中b2表示不銹鋼復材層表面至其與基材層的結合界面之間的距離，其單位參量為mm。

13、在這種實施方式中，由于雙鎢極氬弧焊的電弧特性特殊，其對待焊工件表面的平整性要求較高，因此可以在碳鋼基材層坡口內開有臺階?？紤]到雙鎢極氬弧焊焊槍較大的體積，可以通過控制梯形坡口的臺階平面距離碳鋼基材層與不銹鋼復材層的結合界面之間的距離w1和梯形坡口的臺階單邊寬度w2，便于后續焊槍操作。

14、進一步地，在本發明所述的用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法中，在采用埋弧焊對基材層進行焊接的步驟中：使用與基材層匹配的碳鋼焊絲，控制焊接電流為400-600a，焊接電壓為25-35v，焊接速度為0.5-1.0m/min。

15、在這種實施方式中，采用上述實施方式可以確保碳鋼基材層焊縫有足夠良好的成型，特別是碳鋼基材層焊縫的余高能夠與臺階保持平齊，而較高的表面平整度將有利于雙鎢極氬弧焊的成型控制。

16、進一步地，在本發明所述的用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法中，在采用雙鎢極氬弧焊對過渡層進行焊接的步驟中：使用性能不低于不銹鋼復材層的不銹鋼焊絲。

17、進一步地，在本發明所述的用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法中，在采用雙鎢極氬弧焊對過渡層進行焊接的步驟中：控制焊接電壓為14-15v，焊接電流為360-420a，焊接速度為300-340mm/min，送絲速度為4.6-5.0m/min，兩個鎢極之間的間隙為0.5-1.5mm。

18、進一步地，在本發明所述的用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法中，在采用雙鎢極氬弧焊對不銹鋼復材層進行焊接的步驟中：使用與不銹鋼復材層匹配的不銹鋼焊絲，控制焊接電壓為14-15v，焊接電流為360-420a，焊接速度為300-340mm/min，送絲速度為4.6-5.0m/min，兩個鎢極之間的間隙為0.5-1.5mm。

19、在這種實施方式中，采用上述實施方式時，配合特殊設計的階梯狀復合坡口，可將過渡層焊縫及不銹鋼復材層的稀釋率分別控制在15％及3％以下，同時大幅降低過渡層與碳鋼基材層結合界面的馬氏體硬化層寬度，并將其相較于碳鋼基材層焊縫的硬化程度控制在30％以下，確保界面區域在受到大載荷作用時不會發生不均勻塑性變形，提高界面可靠性。

20、本發明所述的用于不銹鋼復合板的高質量焊接方法較于現有技術具有如下所述的優點以及有益效果：

21、本發明所述的焊接方法可以在保證不銹鋼復材層極低稀釋率水平的同時有效控制碳鋼基材層-過渡層-不銹復材層焊接順序下不銹鋼復合板過渡層與碳鋼基材層焊接界面上的硬脆微區的寬度和硬化程度，有效改善了界面的結合性能，從而實現碳鋼基材層-過渡層-不銹鋼復材層焊接順序下不銹鋼復合板的高質量連接。

22、同時，在本發明所述的焊接方法由于本發明采用的方法均為自動化焊接技術和參數化的焊接工藝，對焊接人員的焊接從業資質和經驗依賴較小，因此具有良好的可推廣性。

23、此外，本發明方法采用的焊接方法均為高效率焊接方法，具有焊接速度快、熔敷效率高的特點，可以大幅降低現場的施工時間。