[發(fā)明專利]一種上下包覆LC2205不銹鋼層狀復合板材的對焊連接方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610362253.2
• 申請日: 2016-05-27
• 公開（公告）號: CN105904069B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設計）人: 畢宗岳;楊軍;劉海璋;楊耀彬;張萬鵬;田磊
• 申請（專利權）人: 寶雞石油鋼管有限責任公司
• 主分類號: B23K10/02
• 分類號: B23K10/02;B23K9/18;B23K33/00;B23K103/04
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域：

本發(fā)明屬于焊接技術領域，具體涉及一種上下包覆LC2205不銹鋼層狀復合板材的對焊連接方法。

背景技術：

因為腐蝕而造成的損失日趨嚴重，尤其在一些強腐蝕性油氣田的開發(fā)中，更顯嚴重，由于腐蝕問題給國家和社會造成的直接經(jīng)濟損失經(jīng)估算，約為5000億元每年，占到國民生產(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。層狀復合材料可以使強度、熔點、熱膨脹系數(shù)差異極為懸殊的不同金屬實現(xiàn)完美的冶金結合，集不同材料的優(yōu)點于一身，充分發(fā)揮不同材料特性，極大地節(jié)約稀貴金屬材料，降低設備的制造成本，使稀貴金屬在許多領域的應用成為可能。層狀復合管市場需求較大，僅我國石油、石化行業(yè)就是一個巨大市場，我國油氣管道建設中，一部分鋼管即用來輸運強腐蝕性介質，又在酸性土壤環(huán)境中使用，這對于內(nèi)、外層均具有抗腐蝕性能的層狀復合焊管，前景無限好。

管道或設備服役的環(huán)境，復雜到難以想象，例如：管道既要輸運強腐蝕性介質，又要穿越大地域范圍的酸性土壤環(huán)境。這對于一般的管道材料來說，根本無法使用，必須得有針對性的或建設性的提出一種內(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、高韌性特點，焊接方法、工藝、包括坡口設計和加工都將是大大有別于其他管道焊接的。需要考慮焊接過程的諸多方面，且要協(xié)調處理可能出現(xiàn)的各種問題，包括，焊接參數(shù)匹配，焊材匹配，焊絲、焊劑匹配，坡口設計和焊接方法及工藝匹配等等。因此，本發(fā)明的價值就在于此。能很好解決上述焊接過程可能出現(xiàn)的各種問題，且能保證鋼管內(nèi)、外層材料的優(yōu)良抗腐蝕性，又能使中間基層材料充分發(fā)揮其高強、高韌性特點。

2014年1月29日公布的公布號為CN 103537816 A的中國發(fā)明專利，專利名稱為金屬層狀復合板的焊接方法，該發(fā)明專利指出厚度在2.0～22.0mm的金屬層狀復合板開I型坡口；厚度在22.0～42.0mm，不包括22.0mm的金屬層狀復合板單面或雙面開V型坡口，這種坡口設計與本發(fā)明不同；該發(fā)明專利的焊接順序為先焊I型坡口、中間鈍邊，再焊接V型坡口，但是這種焊接方法沒有對焊接層的厚度進行控制，若采用這種方法對本發(fā)明的上下包覆LC2205不銹鋼層狀復合板材進行對焊，界面處由于濃度梯度、溫度梯度等因素會發(fā)生互溶且抗腐蝕元素Cr、Ni會向碳鋼側發(fā)生擴散遷移，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。加上耐腐蝕合金材料層和中間碳鋼層的物理、化學特性差異顯著，故而對焊接過程各層熔覆量控制、焊接參數(shù)匹配、焊接方法和工藝設置提出了挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容：

為了克服上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種上下包覆LC2205不銹鋼層狀復合板材的對焊連接方法，本發(fā)明的對焊連接方法避免了耐蝕金屬元素Cr、Ni由于高溫冶金作用出現(xiàn)稀釋的問題，不僅確保了層狀復合板材上、下LC2205不銹鋼層的優(yōu)良耐腐蝕特性，而且確保了中間碳鋼層的高強、高韌性特性，使焊縫具有可靠的焊接質量和優(yōu)良的綜合力學性能。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：一種上下包覆LC2205不銹鋼層狀復合板材的對焊連接方法，步驟為：

步驟1：將兩層LC2205不銹鋼和一層碳鋼通過熱軋工藝連接在一起，再經(jīng)過控扎、控冷技術軋制成層狀復合板材，層狀復合板材的上、下兩層為LC2205不銹鋼合金層，中間層為碳鋼層；上、下LC2205不銹鋼層的厚度均為1～10mm，碳鋼層的厚度為8～50mm；相鄰兩層之間為冶金結合；

步驟2：層狀復合板材采用“V+I+V”特型復合坡口設計，上層LC2205不銹鋼合金層和下層LC2205不銹鋼合金層的同側均為“V”型坡口，坡口深度為1～13mm，且深度大于所在LC2205不銹鋼層厚度，坡口夾角為80～100°，坡口外沿寬度為10～25mm；中間碳鋼層為“I”型坡口，坡口深度為中間碳鋼層全壁厚度；LC2205不銹鋼層的“V”型坡口與中間碳鋼層的“I”型坡口交匯于中間碳鋼側；

步驟3：完成坡口加工后，組對的層狀復合板從上層LC2205不銹鋼合金層的坡口一側每隔500mm長進行定位點焊，點焊后組對的層狀復合板材坡口間有0.5～1.0mm寬的間隙；

步驟4：完成定位點焊后，對中間碳鋼層進行焊接，形成碳鋼層熔敷金屬區(qū)，焊接過程中上、下LC2205不銹鋼層的坡口內(nèi)及附近區(qū)域10～20mm寬范圍進行惰性氣體保護；