[發明專利]金屬薄壁復層與基層的復合管環焊縫焊接方法

無效

• 申請號: 200910053641.2
• 申請日: 2009-06-23
• 公開（公告）號: CN101927390A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 劉榮春
• 申請（專利權）人: 上海滬工電焊機制造有限公司
• 主分類號: B23K9/028
• 分類號: B23K9/028;B23K9/235;B23K9/167;B23K33/00;B23K9/04;B23K35/30;B23K101/06
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技術領域

本發明屬于金屬材料焊接技術領域，涉及一種雙金屬復合鋼管環焊縫的焊接技術，特別是涉及一種金屬薄壁復層管與基層為碳鋼的雙金屬復合管的環焊縫焊接技術。

背景技術

基層為碳鋼、復層為不銹鋼的雙金屬復合管有效地解決了油氣輸送、煉油、化工等工業部門管道的腐蝕問題，具有愈來愈廣泛的用途。在現場焊接雙金屬復合管的技術難度很大，目前的焊接技術主要有兩種。其一中國專利公開號為CN?1354061A的專利申請。先進行內壁復層的焊接，然后進行過渡層和基層的焊接，焊接材料全部用不銹鋼，該技術的缺陷有三點：(1)復層厚度較薄(小于2毫米)時，第一層焊接容易產生燒穿缺陷；(2)焊接復層時，由于熱收縮，復層可能與基層分離形成縫隙，過渡焊接容易產生缺陷；(3)制管過程中復層與基層之間可能存在的空氣、水或臟物在過渡層焊接時可能在焊縫中造成氣孔缺陷。其二中國專利授權公告號為CN1267234C的專利。焊縫分為過渡層焊縫和基層焊縫，兩次焊接而成，無單獨的不銹鋼復合層焊縫，過渡焊縫的焊接材料采用不銹鋼材料，低碳鋼基層焊縫的焊條采用低碳鋼焊條，該技術的主要缺陷有2點：(1)第一層過渡層焊接時，制管過程中復層與基層之間可能存在的空氣、水或臟物在過渡層焊接是可能造成氣孔缺陷，從而造成焊縫的耐蝕性能的嚴重下降；(2)進行第二層焊縫焊接時，采用碳鋼成分的焊接材料在不銹鋼成分的過渡層焊道上焊接，該焊縫中Cr、Ni合金元素增高，容易形成淬硬的馬氏體組織，影響接頭的塑性、韌性，嚴重時還可能產生冷裂紋。這兩種技術還有一個共同的缺陷就是，焊縫產生錯邊時，接頭處焊縫耐蝕層有效厚度減少，使焊接接頭的耐蝕性能降低。

有些文獻也報道進行封焊一種技術，其做法是在坡口端部靠近復層的碳鋼基層上挖一個小槽(也可以不挖槽直接焊接)，用焊接方法將小槽填滿進行封焊，但是，如果復層的厚度小于2毫米時，由于復層導熱性差容易產生燒穿，因此，該方法不適用復層厚度小于2毫米的復合管焊接。而且其封焊采用與復層同成分的不銹鋼焊接材料，因合金元素含量低，封焊焊縫被基層碳鋼稀釋后容易產生一定量的馬氏體淬硬不良組織，嚴重時還可能產生裂紋缺陷。

發明內容

本發明的目的是提供一種薄壁不銹鋼復層與碳鋼基層的復合管環焊縫焊接方法，解決不銹鋼復層與碳鋼基層的雙金屬復合管環焊縫焊接技術難題，克服現有焊接技術不適用于復層厚度小于2毫米的復合管焊接；采用與復層同成分的不銹鋼焊接材料，造成封焊焊縫被基層碳鋼稀釋后產生一定量的馬氏體淬硬不良組織，產生裂紋的不足。

實現本發明目的所采取的技術方案是：

(1)坡口加工：采用機加工方法將兩根準備焊接的雙金屬復合管端部加工出角度為30-35度的外坡口3，坡口3靠近復層2的鈍邊4的厚度為4-5毫米。用砂輪打磨坡口3附近碳鋼上的銹跡，采用丙酮清洗坡口3上的油污。

(2)封焊：在坡口3靠近復層2的鈍邊4的表面堆焊2-3層，堆焊的方法是鎢極氬弧焊，堆焊使用的材料為309型或309Mo型不銹鋼的氣體保護焊焊絲，焊后采用砂輪修磨坡口，角度30～35度，鈍邊4的厚度為0.4-0.5毫米。修磨坡口后用丙酮清洗坡口。

(3)組對：在雙金屬復合管子內部充氬氣，待空氣排除干凈后，兩根準備焊接的雙金屬復合管坡口3組對，間距2～3毫米，采用鎢極氬弧焊進行定位焊接。

(4)根部打底：采用鎢極氬弧焊方法，在管子內部充氬保護的狀態下沿雙金屬復合坡口3焊接。焊接的厚度為2-3mm。

(5)第二層打底焊焊接：在根部打底焊的上部，采用與步驟(2)根部打底焊同樣的工藝進行第二層焊接，將焊接的雙金屬復管基層1焊接在一起。

(6)填充焊和蓋面焊：采用手工電弧焊方法在第二層打底焊上部進行填充焊接和蓋面焊接，焊接材料為不銹鋼焊條，

這樣的目的，一是消除坡口端部復層和基層之間可能存在的縫隙，使對接焊縫焊接時不易產生焊接缺陷；二是增加端部不銹鋼層的有效厚度，使對接焊時根部焊道變為同種鋼的焊接，并使焊接接頭質量對錯邊不敏感，即使產生錯邊，也能保證一定的耐蝕性。

所述進行兩根雙金屬復合管的焊接，所有焊道均采用309或309Mo不銹鋼焊接材料焊接。由于焊接材料具有較高的Cr和Ni含量，焊縫具有比內襯復層更好的耐蝕性，也避免采用碳鋼焊接材料焊接時在過渡層焊道產生淬硬組織以及產生冷裂紋的可能性。309或309Mo焊接材料具有比一般碳鋼焊接材料更高的強度和良好的塑韌性，保證焊縫具有高的強度和良好塑韌性