[發(fā)明專利]一種雙表面包覆316L不銹鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610362252.8
• 申請(qǐng)日: 2016-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105798438B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢宗岳;楊軍;劉海璋;張萬(wàn)鵬;楊耀彬;田磊;牛輝;趙紅波;陳長(zhǎng)青;牛愛(ài)軍;黃曉輝;劉斌;包志剛;劉剛偉;席敏敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B23K9/167
• 分類號(hào): B23K9/167;B23K10/02
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙表面包覆316L不銹鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法。

背景技術(shù)：

因?yàn)楦g而造成的損失日趨嚴(yán)重，尤其在一些強(qiáng)腐蝕性油氣田的開(kāi)發(fā)中，更顯嚴(yán)重，由于腐蝕問(wèn)題給國(guó)家和社會(huì)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失經(jīng)估算，約為5000億元每年，占到國(guó)民生產(chǎn)總值的5％，其中因管道腐蝕造成的事故和損失還在逐年增加。層狀復(fù)合材料可以使強(qiáng)度、熔點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)差異極為懸殊的不同金屬實(shí)現(xiàn)完美的冶金結(jié)合，集不同材料的優(yōu)點(diǎn)于一身，充分發(fā)揮不同材料特性，極大地節(jié)約稀貴金屬材料，降低設(shè)備的制造成本，使稀貴金屬在許多領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。層狀復(fù)合管市場(chǎng)需求較大，僅我國(guó)石油、石化行業(yè)就是一個(gè)巨大市場(chǎng)，我國(guó)油氣管道建設(shè)中，一部分鋼管即用來(lái)輸運(yùn)強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，又在酸性土壤環(huán)境中使用，這對(duì)于內(nèi)、外層均具有抗腐蝕性能的層狀復(fù)合焊管，前景無(wú)限好。

管道或設(shè)備服役的環(huán)境，復(fù)雜到難以想象，例如：管道既要輸運(yùn)強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，又要穿越大地域范圍的酸性土壤環(huán)境。這對(duì)于一般的管道材料來(lái)說(shuō)，根本無(wú)法使用，必須得有針對(duì)性的或建設(shè)性的提出一種內(nèi)外兼有抗腐蝕功能的管道。而該種管道的焊接，將是管線建設(shè)的重頭戲，難度可想而知。既要保證內(nèi)、外層材料優(yōu)良的抗腐蝕性能，又要確保中間基層材料的高強(qiáng)、高韌性特點(diǎn)。焊接方法、工藝、包括坡口設(shè)計(jì)和加工都將是大大有別于其他管道焊接的。需要考慮焊接過(guò)程的諸多方面，且要協(xié)調(diào)處理可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題。包括，焊接參數(shù)匹配，焊材匹配，焊絲、焊劑匹配，坡口設(shè)計(jì)和焊接方法及工藝匹配等等。

2014年1月29日公布的公布號(hào)為CN 103537816 A的中國(guó)發(fā)明專利，專利名稱為金屬層狀復(fù)合板的焊接方法，該發(fā)明專利指出厚度在2.0～22.0mm的金屬層狀復(fù)合板開(kāi)I型坡口；厚度在22.0～42.0mm，不包括22.0mm的金屬層狀復(fù)合板單面或雙面開(kāi)V型坡口，這種坡口設(shè)計(jì)與本發(fā)明不同；該發(fā)明專利的焊接順序?yàn)橄群窱型坡口、中間鈍邊，再焊接V型坡口，這種方法焊接效率低，且沒(méi)有對(duì)焊接層的厚度進(jìn)行控制。若采用這種方法對(duì)本發(fā)明的上、下包覆316L不銹鋼層狀復(fù)合板材進(jìn)行對(duì)焊，界面處由于濃度梯度、溫度梯度等因素會(huì)發(fā)生互溶且抗腐蝕元素Cr、Ni會(huì)向碳鋼側(cè)發(fā)生擴(kuò)散遷移，即受到碳鋼的稀釋作用，容易使焊縫抗腐蝕性能減弱，影響到管道的服役壽命。

發(fā)明內(nèi)容：

為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提供一種雙表面包覆316L不銹鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法，本發(fā)明的對(duì)焊連接方法不僅焊接效率高，而且避免了Cr、Ni、Mo耐蝕金屬元素由于高溫冶金作用出現(xiàn)稀釋的問(wèn)題，確保了上、下雙表面316L不銹鋼層的優(yōu)良耐腐蝕特性和中間碳鋼層的高強(qiáng)、高韌性特性，使焊縫具有良好的焊接質(zhì)量和綜合力學(xué)性能。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：雙表面包覆316L不銹鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法，包含下述步驟：

步驟1：將兩層316L不銹鋼材料和一層碳鋼通過(guò)熱軋工藝連接在一起，再經(jīng)過(guò)控扎、控冷技術(shù)軋制成層狀復(fù)合板材，層狀復(fù)合板材的上、下為316L不銹鋼材料層，中間層為碳鋼層；上、下316L不銹鋼材料層厚度為1～4mm，碳鋼層的厚度為8～20mm；上層316L不銹鋼材料層和下層316L不銹鋼材料層的厚度相同或不同；相鄰兩層之間為冶金結(jié)合；

步驟2：層狀復(fù)合板材采用“V+I+V”特型復(fù)合坡口設(shè)計(jì)，上層316L不銹鋼材料層和下層316L不銹鋼材料層的同側(cè)均為“V”型坡口，坡口深度為1～6mm，且深度大于所在316L不銹鋼材料層的厚度，坡口夾角為60～80°，坡口外沿寬度為10～20mm；中間碳鋼層為“I”型坡口，坡口深度為中間碳鋼層全壁厚度；316L不銹鋼材料層的“V”型坡口與中間碳鋼層的“I“型坡口交匯于中間碳鋼側(cè)；

步驟3：完成坡口加工后，組對(duì)的層狀復(fù)合板材從上層316L不銹鋼材料層的坡口一側(cè)每隔500mm長(zhǎng)進(jìn)行定位點(diǎn)焊，點(diǎn)焊后組對(duì)的層狀復(fù)合板材坡口間有0.5～1.0mm寬的間隙；

步驟4：完成定位點(diǎn)焊后，采用雙槍復(fù)合焊對(duì)中間碳鋼層和上層316L不銹鋼材料層“V”型坡口內(nèi)的過(guò)渡層同時(shí)進(jìn)行焊接，形成中間碳鋼層熔敷金屬區(qū)和過(guò)渡層熔敷金屬區(qū)，焊接過(guò)程中上、下316L不銹鋼材料層的坡口內(nèi)及附近區(qū)域10～20mm寬范圍進(jìn)行惰性氣體保護(hù)；

步驟5：中間碳鋼層和上層“V”型坡口內(nèi)過(guò)渡層完成全部焊接后空冷至室溫，對(duì)下層316L不銹鋼材料層的“V”型坡口進(jìn)行清根處理，使“V”型坡口最低點(diǎn)處于中間碳鋼層的厚度尺寸范圍內(nèi)；