CN101653855B - 一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，包括以下步骤：一、焊接坡口处理，其处理过程如下：去除一段不锈钢内衬管；将去除不锈钢内衬管后裸露在外的碳钢制基管内侧由外至内加工成一向内倾斜的斜面；采用钨极氩弧焊机在所述斜面上由内至外堆焊并形成多层不锈钢堆焊层；将碳钢制基管的焊接面加工成V形坡口；二、打底焊，打底焊之前，对不锈钢堆焊层进行组对时，采用钨极氩弧焊机以点焊方式进行组对固定；三、过渡焊；四、碳钢制基管焊接。本发明工序步骤简单、所用焊接材料少且焊接合格率高，焊缝力学性能优良、焊接质量高，同时能大大提高生产效率。

Description

一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法

技术领域

本发明属于焊接工艺技术领域，尤其是涉及一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法。

背景技术

目前，碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接过程，常用的焊接工艺是在复合管的管端开V型坡口，然后进行对焊，该方法增加了采用机械式方法进行复合的复合管的焊接难度，基层和衬层的位置很难对准，并且焊接质量较差，探伤一次通过率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，其工序步骤简单、所用焊接材料少且焊接合格率高，焊缝力学性能优良、焊接质量高，同时能大大提高生产效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，所焊接的碳钢/不锈钢机械结合界面复合管由不锈钢内衬管和套装在不锈钢内衬管外侧的碳钢制基管组成，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、焊接坡口处理，其处理过程如下：

101、采用常规机械加工方法，在待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管端部，由外至内去除一段长为8-13mm的不锈钢内衬管；

102、将去除不锈钢内衬管后裸露在外的碳钢制基管内侧，由外至内加工成一向内倾斜的斜面且所述斜面的倾斜角度α为3-8°；

103、惰性气体保护下，采用钨极氩弧焊机在所述斜面上由内至外堆焊并形成多层不锈钢堆焊层，所述不锈钢堆焊层的内壁高度不低于不锈钢内衬管的内表面高度且其外端口高度不低于不锈钢内衬管的外端口高度；所用的焊丝为与不锈钢内衬管同材质的不锈钢焊丝且焊接电流为90-130A，焊接过程中将相邻不锈钢堆焊层的层间温度控制在70-80℃，且所用惰性气体即保护气的流量为15±2L/min；

104、将碳钢制基管的焊接面加工成V形坡口，所述V形坡口的坡口角度β为30°±5°；同时对不锈钢堆焊层进行机械加工处理，使得不锈钢堆焊层的内表面与不锈钢内衬管的内表面相平齐，且保证不锈钢堆焊层伸出碳钢制基管的钝边的长度为1.5-2.5mm；所述钝边的厚度不小于不锈钢内衬管的厚度；

步骤二、打底焊：惰性气体保护下，采用钨极氩弧焊机对不锈钢堆焊层间的连接端口进行打底焊，所用焊丝为与不锈钢内衬管同材质的不锈钢焊丝且焊接电流为150-180A；打底焊时，先施焊1-3层且焊接电流为160-170A，施焊过程中将焊层的层间温度控制在70-80℃且保证不将碳钢制基管的外端部熔化；

打底焊之前，对不锈钢堆焊层进行组对时，采用钨极氩弧焊机以点焊方式进行组对固定，点焊时的焊接电流80-100A且点焊长度为20-30mm；

步骤三、过渡焊：惰性气体保护下，采用钨极氩弧焊机对不锈钢堆焊层与碳钢制基管间的连接端口进行过渡焊，所用焊丝为镍铬含量为23.43wt％Cr，13.43wt％Ni的焊丝且焊接电流为150-170A；

步骤四、碳钢制基管焊接：惰性气体保护下，采用焊条电弧焊对碳钢制基管间的连接端口进行焊接，所用焊丝为与碳钢制基管同材质的焊丝且焊接电流为120-160A，焊接过程中保证焊层的层间温度低于150℃。

上述步骤四中所述的对碳钢制基管间的连接端口进行焊接时，为避免形成咬边缺陷，采用所述焊条电弧焊进行摆动焊接过程中，将焊枪的摆动极限位置设置在距焊道两侧1.5±0.05mm的位置，且当所述焊枪摆至摆动 极限位置时停留0.5-2s。

上述步骤103、步骤二、步骤三和步骤四中所述的惰性气体均为氩气。

上述步骤103中所述的堆焊之前，先在被焊接的两个碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接处内部分别放入一密封橡胶挡板，两个密封橡胶挡板间形成一密封保护气室，一个密封橡胶挡板中部开有供氩气通入的进气孔且另一个密封橡胶挡板中部对应开有供氩气排出的排气孔；步骤103中所述的堆焊、步骤二中所述的打底焊、步骤三中所述的过渡焊和步骤四中所述的碳钢制基管焊接时，均在所述密封保护气室内进行。

所述密封橡胶挡板由两层钢板和夹在两层钢板间且对所述碳钢/不锈钢机械结合界面复合管内部进行密封的胶皮组成。

上述步骤103、步骤二和步骤三中所述的钨极氩弧焊机为TIG手工直流钨极氩弧焊机。

上述步骤103中所述的堆焊和步骤二所述的打底焊中所用的焊丝均为不锈钢焊丝HS316L；所述不锈钢焊丝HS316L含有以下化学成分：以重量百分比计的0.024％C，1.57％Mn，0.65％Si，0.001％S，0.015％P，18.37％Cr，11.36％Ni和2.10％Mo。

上述步骤三中所述的过渡焊中所用的焊丝为焊丝H00Cr24Ni13，所述焊丝H00Cr24Ni13含有以下化学成分：以重量百分比计的0.025％C，2.04％Mn，0.51％Si，0.006％S，0.023％P，23.43％Cr，13.43％Ni，0.03％Mo，0.18％Cu和0.003％Ti。

上述步骤四中所述的碳钢制基管焊接中所用的焊丝为碳钢焊丝ER55-G，所述碳钢焊丝ER55-G含有以下化学成分：以重量百分比计的0.084％C，1.31％Mn，0.81％Si，0.006％S，0.009％P，1.24％Cr，0.20％Cu，0.63％Mo和0.30％V。

上述步骤103、步骤二、步骤三和步骤四中所述惰性气体在所述密封保护气室内的气流量为15±2L/min。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、焊接工艺简单化，焊缝力学性能和耐腐蚀性能优良，能够减少或避免常规焊接方法中容易出现的气孔、夹渣、裂纹和咬边等焊接缺陷。

2、操作简便，能够降低焊接难度，方便施工，且焊接成本低，因而能将劳动生产效率大大提高。

3、焊接合格率高，大大提高了焊接质量，减少了返工率；并且，本发明能有效适用于各种尺寸碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接处理中。

4、打底焊在不锈钢堆焊层上进行，从而能有效避免了碳钢对不锈钢的污染，并且打底焊时实现单面焊双面成形。

5、焊接过程中，被焊接的碳钢/不锈钢机械结合界面复合管管内用氩气进行保护，并且采用置于焊缝两侧的两个密封橡胶挡板组成的密封保护气室进行保护，构成一封闭氩仓，一端开有进气孔，另一端开有拍气孔。焊接时，由一端通入氩气，并将碳钢/不锈钢复合管的管内空气从排气孔排出，持续供气形成对流，从而阻止了空气的进入，实现了对碳钢/不锈钢复合管管内的保护，避免了不锈钢焊缝的氧化，有利于耐腐蚀性能的保持。

6、经打底焊施焊后，能有效保证不在碳钢制基管和不锈钢内衬管的过渡区形成熔合不良现象；打底焊之前，组对时用点焊固定且点焊时采用较小电流，能避免不锈钢内衬管发生变形，从而出现错边和将复合层剥离的现象。

7、采用过渡焊后能避免碳钢对不锈钢的污染，并且焊接时采用较大规范，以实现合金元素的均匀过渡以及层间金属的充分熔合；但电流不宜过大，以免将根部焊道烧穿。为了增加焊道宽度，提高焊接效率，实现层间金属的充分熔合，焊接时采用摆动焊，但摆幅不宜过大，避免焊道两侧碳钢的过分熔化。焊接完成后，焊道表面应呈银白、金黄或蓝色，焊道成形均匀、美观。

8、碳钢制基管焊接时，采用摆动焊方式以提高填充效率，并且将摆 动极限位置距设置在焊道两侧1.5mm左右，且摆动焊时在极限位置稍作停留后，能使得焊丝在焊接部位充分熔化填充，不易形成咬边缺陷。

综上所述，本发明工序步骤简单、所用焊接材料少且焊接合格率高，焊缝力学性能和耐腐蚀性能优良、焊接质量高，同时能大大提高生产效率。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图2为本发明堆焊之前对待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管端部进行处理后的结构示意图。

图3为本发明堆焊之后待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管端部的结构示意图。

图4为本发明打底焊之前待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管连接处的结构示意图。

图5为本发明焊接完成后待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管端部连接处的结构示意图。

图6为本发明焊接过程中所采用密封保护气室的结构示意图。

附图标记说明：

1-不锈钢内衬管；2-碳钢制基管；       3-不锈钢堆焊层；

4-进气孔；      5-排气孔；           6-1-钢板；

6-1-胶皮；      7-打底焊焊层；       8-过渡焊焊层；

9-基管焊层；    10-碳钢/不锈钢机械结合

界面复合管。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，包括以下步骤：

步骤一、焊接坡口处理，其处理过程如下：

101、采用常规机械加工方法，在待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10端部，由外至内去除一段长为8-13mm的不锈钢内衬管1。实际操作时，具体是采用车床在待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10端部由外至内车除一段长为8-13mm的不锈钢内衬管1。

所焊接的碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10由不锈钢内衬管1和套装在不锈钢内衬管1外侧的碳钢制基管2组成。

102、将去除不锈钢内衬管1后裸露在外的碳钢制基管2内侧，由外至内加工成一向内倾斜的斜面且所述斜面的倾斜角度α为3-8°。

103、惰性气体保护下，采用钨极氩弧焊机在所述斜面上由内至外堆焊并形成多层不锈钢堆焊层3，所述不锈钢堆焊层3的内壁高度不低于不锈钢内衬管1的内表面高度且其外端口高度不低于不锈钢内衬管1的外端口高度。所用的焊丝为与不锈钢内衬管1同材质的不锈钢焊丝且焊接电流为90-130A，焊接过程中将相邻不锈钢堆焊层3的层间温度控制在70-80℃，且所用惰性气体即保护气的流量为15±2L/min。

堆焊结束后，通常在所述斜面上由内至外堆焊共形成3-5层不锈钢堆焊层3。

104、将碳钢制基管2的焊接面加工成V形坡口，所述V形坡口的坡口角度β为30°±5°；同时对不锈钢堆焊层3进行机械加工处理，使得不锈钢堆焊层3的内表面与不锈钢内衬管1的内表面相平齐，且保证不锈钢堆焊层3伸出碳钢制基管2的钝边4的长度为1.5-2.5mm，详见图3。所述钝边4的厚度不小于不锈钢内衬管1的厚度。

步骤二、打底焊：惰性气体保护下，采用钨极氩弧焊机对不锈钢堆焊层3间的连接端口进行打底焊，所用焊丝为与不锈钢内衬管1同材质的不锈钢焊丝且焊接电流为150-180A；打底焊时，先施焊1-3层且焊接电流为160-170A，施焊过程中将焊层的层间温度控制在70-80℃且保证不将碳钢制基管2的外端部熔化。

打底焊之前，对不锈钢堆焊层3进行组对时，采用钨极氩弧焊机以点焊方式进行组对固定，点焊时的焊接电流80-100A且点焊长度为20-30mm。

步骤三、过渡焊：惰性气体保护下，采用钨极氩弧焊机对不锈钢堆焊层3与碳钢制基管2间的连接端口进行过渡焊，所用焊丝为镍铬含量为23.43wt％Cr，13.43wt％Ni的焊丝且焊接电流为150-170A。

步骤四、碳钢制基管2焊接：惰性气体保护下，采用焊条电弧焊对碳钢制基管2间的连接端口进行焊接，所用焊丝为与碳钢制基管2同材质的焊丝且焊接电流为120-160A，焊接过程中保证焊层的层间温度低于150℃。

步骤四中所述的对碳钢制基管2间的连接端口进行焊接时，为避免形成咬边缺陷，采用所述焊条电弧焊进行摆动焊接过程中，将焊枪的摆动极限位置设置在距焊道两侧1.5±0.05mm的位置，且当所述焊枪摆至摆动极限位置时停留0.5-2s。

也就是说，步骤103中所述的堆焊、步骤二中所述的打底焊、步骤三中所述的过渡焊和步骤四中所述的碳钢制基管2焊接时，均在所述密封保护气室内进行。实际操作时，步骤103、步骤二、步骤三和步骤四中所述惰性气体在所述密封保护气室内的气流量为15±2L/min。

实施例1

本实施例中，所焊接的碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10为由316L不锈钢制成的不锈钢内衬管1和由20G碳钢制成的碳钢制基管2组成的复合管，且其规格为Ф76×(7+2)mm。

步骤一、焊接坡口处理，其处理过程如下：

101、采用常规机械加工方法，在待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10端部，由外至内去除一段长为10mm的不锈钢内衬管1。

102、将去除不锈钢内衬管1后裸露在外的碳钢制基管2内侧，由外至内加工成一向内倾斜的斜面且所述斜面的倾斜角度α为5°，详见图2。

103、氩气保护下，采用TIG手工直流钨极氩弧焊机在所述斜面上由内至外堆焊并形成多层不锈钢堆焊层3，所述不锈钢堆焊层3的内壁高度 不低于不锈钢内衬管1的内表面高度且其外端口高度不低于不锈钢内衬管1的外端口高度。所用的焊丝为不锈钢焊丝HS316L；所述不锈钢焊丝HS316L含有以下化学成分：以重量百分比计的0.024％C，1.57％Mn，0.65％Si，0.001％S，0.015％P，18.37％Cr，11.36％Ni和2.10％Mo。焊接电流为110A，焊接过程中将相邻不锈钢堆焊层3的层间温度控制在70-80℃，且所用惰性气体即保护气的流量为15L/min。堆焊结束后，在所述斜面上由内至外堆焊共形成4层不锈钢堆焊层3。同时，需注意的是，本发明中进行堆焊时，其坡口形式为U型坡口，并且共堆焊4层即从外至内共形成4层不锈钢堆焊层3，详见图3。并且堆焊时宜采用较小的规范，每层熔敷量不宜过大。

另外，如图6所示，本步骤中进行堆焊之前，先在被焊接的两个碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10的焊接处内部放入一的密封橡胶挡板，两个密封橡胶挡板间形成一密封保护气室，一个密封橡胶挡板中部开有供氩气通入的进气孔4且另一个密封橡胶挡板中部对应开有供氩气排出的排气孔5。所述密封橡胶挡板由两层钢板6-1和夹在两层钢板6-1间且对所述碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10内部进行密封的胶皮6-2组成。并且，上述密封保护气室也能有效适用在本发明的后续焊接工序中。

实际进行堆焊时，可也采用其它类型的钨极氩弧焊机进行焊接。

104、将碳钢制基管2的焊接面加工成V形坡口，所述V形坡口的坡口角度β为30°；同时对不锈钢堆焊层3进行机械加工处理，使得不锈钢堆焊层3的内表面与不锈钢内衬管1的内表面相平齐，且保证不锈钢堆焊层3伸出碳钢制基管2的钝边4的长度为2mm，详见图3。所述钝边4的厚度不小于不锈钢内衬管1的厚度。

步骤二、打底焊：氩气保护下，采用TIG手工直流钨极氩弧焊机对不锈钢堆焊层3间的连接端口进行打底焊，所用焊丝为与不锈钢内衬管1同材质的不锈钢焊丝且焊接电流为175A；打底焊时，先施焊2层且焊接电流为165A，施焊过程中将焊层的层间温度控制在70-80℃且保证不将碳钢制 基管2的外端部熔化，即施焊时所形成的打底焊焊层7为2层。本实施例中，所用的焊丝为不锈钢焊丝HS316L；所述不锈钢焊丝HS316L含有以下化学成分：以重量百分比计的0.024％C，1.57％Mn，0.65％Si，0.001％S，0.015％P，18.37％Cr，11.36％Ni和2.10％Mo。

打底焊之前，对不锈钢堆焊层3进行组对时，采用钨极氩弧焊机以点焊方式进行组对固定，点焊时的焊接电流90A且点焊长度为20-30mm。需注意的是：以点焊方式进行组对固定即对焊时，应将被焊接的碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10的管中心线向上倾斜，方便焊接的实施，同时要求在焊前对待焊接头正面和背面进行清理，组对时保证无错边。焊接过程中，焊枪的对中性要好，否则极易引起反面成形不良。采用摆动焊接方法，增加焊缝宽度，以保证足够的熔合量，以方便于后续的焊接工序中不在不锈钢内衬管1和碳钢制基管2的过渡区出现熔合不良。综上，组对时用点焊固定，每对固定3-4个点，且点焊时采用较小电流，能避免不锈钢内衬管1发生变形，从而出现错边和将复合层剥离的现象。

综上，结合图4，本发明所述的打底焊在不锈钢堆焊层3上进行，从而能有效避免了碳钢对不锈钢的污染，并且打底焊时先施焊两层，施焊后能有效保证不在碳钢制基管2和不锈钢内衬管1的过渡区形成熔合不良现象，施焊第一层时选用较小的规范，钨极高度不宜太高，以免熔化两侧碳钢制基管2。另外，打底焊时能实现单面焊双面成形，并且焊接过程中，焊枪的对中性要好，否则极易引起反面成形不良，具体采用摆动焊接方法，增加焊缝宽度，以保证足够的熔合量，以方便于后续的焊接工序中不在碳钢制基管2和不锈钢内衬管1的过渡区出现熔合不良现象。

步骤三、过渡焊：惰性气体保护下，采用钨极氩弧焊机对不锈钢堆焊层3与碳钢制基管2间的连接端口进行过渡焊。

本实施例中，所用的焊丝为焊丝H00Cr24Ni13，所述焊丝H00Cr24Ni13含有以下化学成分：以重量百分比计的0.025％C，2.04％Mn，0.51％Si，0.006％S，0.023％P，23.43％Cr，13.43％Ni，0.03％Mo，0.18％Cu和0.003％Ti； 并且焊接电流为160A。

过渡焊焊接过程中，采用摆动焊焊接方式。采用过渡焊后，将碳钢制基管2和不锈钢内衬管1隔开能有效避免20G碳钢焊接层中的有害元素向316L不锈钢焊缝扩散，同时也能避免316L不锈钢中的合金元素向20G焊缝扩散，最终达到防止降低316L不锈钢腐蚀性能的目的。

步骤四、碳钢制基管2焊接：氩气保护下，采用焊条电弧焊对碳钢制基管2间的连接端口进行焊接，所用焊丝为碳钢焊丝ER55-G，所述碳钢焊丝ER55-G含有以下化学成分：以重量百分比计的0.084％C，1.31％Mn，0.81％Si，0.006％S，0.009％P，1.24％Cr，0.20％Cu，0.63％Mo和0.30％V；且焊接电流为140A，焊接过程中保证焊层的层间温度低于150℃。并且，碳钢制基管2的填充焊接及盖面焊共焊接3层且相应形成3层基管焊层9。

本步骤中所述的对碳钢制基管2间的连接端口进行焊接时，为避免形成咬边缺陷，采用所述焊条电弧焊进行摆动焊接过程中，将焊枪的摆动极限位置设置在距焊道两侧1.5mm的位置，且当所述焊枪摆至摆动极限位置时停留0.5-2s。

综上，对碳钢制基管2间的连接端口进行焊接时，用摆动焊方式以提高填充效率，并且将摆动极限位置距设置在焊道两侧1.5mm左右，且摆动焊时在极限位置稍作停留后，能使得焊丝在焊接部位充分熔化填充，不易形成咬边缺陷。完成碳钢制基管2焊接后，即完成所述碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10的整个焊接过程，详见图5。

也就是说，步骤103中所述的堆焊、步骤二中所述的打底焊、步骤三中所述的过渡焊和步骤四中所述的碳钢制基管2焊接时，均在所述密封保护气室内进行。实际操作时，步骤二、步骤三和步骤四中所述密封保护气室内惰性气体的气流量为15L/min，所述密封保护气室外惰性气体的气流量为20L/min。

实施例2

本实施例中，所焊接的碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10为由316L 不锈钢制成的不锈钢内衬管1和由20G碳钢制成的碳钢制基管2组成的复合管，且其规格为Φ56×(5+1.5)mm。与实施例1不同的是：步骤101中采用常规机械加工方法，在待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10端部，由外至内去除一段长为8mm的不锈钢内衬管1；步骤102中，由外至内所加工成的斜面的倾斜角度α为3°；步骤103中进行堆焊时的焊接电流为90A，且焊接过程中所用保护气的流量为13L/min。堆焊结束后，在所述斜面上由内至外堆焊共形成3层不锈钢堆焊层3；步骤104中所加工成的V形坡口的坡口角度β为25°，且不锈钢堆焊层3伸出碳钢制基管2的钝边4的长度为1.5mm。

步骤二中进行打底焊时的焊接电流为150A，打底焊时先施焊1层且焊接电流为160A且所用保护气的流量为13L/min，施焊过程中将焊层的层间温度控制在70-80℃且保证不将碳钢制基管2的外端部熔化。打底焊之前，对不锈钢堆焊层3进行组对时，采用钨极氩弧焊机以点焊方式进行组对固定，点焊时的焊接电流80A且点焊长度为20mm。

步骤三中进行过渡焊时的焊接电流为150A且所用保护气的流量为13L/min。

步骤四中进行碳钢制基管2焊接时的焊接电流为120A且所用保护气的流量为13L/min。

本实施例中，其余方法步骤和参数均与实施例1相同。

实施例3

本实施例中，所焊接的碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10为由316L不锈钢制成的不锈钢内衬管1和由20G碳钢制成的碳钢制基管2组成的复合管，且其规格为Φ96×(9+3)mm。与实施例1不同的是：步骤101中采用常规机械加工方法，在待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管10端部，由外至内去除一段长为13mm的不锈钢内衬管1；步骤102中，由外至内所加工成的斜面的倾斜角度α为8°；步骤103中进行堆焊时的焊接电流为90A，且焊接过程中所用保护气的流量为17L/min。堆焊结束后，在所述斜 面上由内至外堆焊共形成5层不锈钢堆焊层3；步骤104中所加工成的V形坡口的坡口角度β为35°，且不锈钢堆焊层3伸出碳钢制基管2的钝边4的长度为2.5mm。

步骤二中进行打底焊时的焊接电流为180A，打底焊时先施焊3层且焊接电流为170A且所用保护气的流量为17L/min，施焊过程中将焊层的层间温度控制在70-80℃且保证不将碳钢制基管2的外端部熔化。打底焊之前，对不锈钢堆焊层3进行组对时，采用钨极氩弧焊机以点焊方式进行组对固定，点焊时的焊接电流100A且点焊长度为30mm。

步骤三中进行过渡焊时的焊接电流为170A且所用保护气的流量为17L/min。

步骤四中进行碳钢制基管2焊接时的焊接电流为160A且所用保护气的流量为17L/min。

本实施例中，其余方法步骤和参数均与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，所焊接的碳钢/不锈钢机械结合界面复合管(10)由不锈钢内衬管(1)和套装在不锈钢内衬管(1)外侧的碳钢制基管(2)组成，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、焊接坡口处理，其处理过程如下：

101、采用机械加工方法，在待焊接碳钢/不锈钢机械结合界面复合管(10)端部，由外至内去除一段长为8-13mm的不锈钢内衬管(1)；

102、将去除不锈钢内衬管(1)后裸露在外的碳钢制基管(2)内侧，由外至内加工成一向内倾斜的斜面且所述斜面的倾斜角度α为3-8°；

103、惰性气体保护下，采用钨极氩弧焊机在所述斜面上由内至外堆焊并形成多层不锈钢堆焊层(3)，所述不锈钢堆焊层(3)的内壁高度不低于不锈钢内衬管(1)的内表面高度且其外端口高度不低于不锈钢内衬管(1)的外端口高度；所用的焊丝为与不锈钢内衬管(1)同材质的不锈钢焊丝且焊接电流为90-130A，焊接过程中将相邻不锈钢堆焊层(3)的层间温度控制在70-80℃，且所用惰性气体即保护气的流量为15±2L/min；

104、将碳钢制基管(2)的焊接面加工成V形坡口，所述V形坡口的坡口角度β为30°±5°；同时对不锈钢堆焊层(3)进行机械加工处理，使得不锈钢堆焊层(3)的内表面与不锈钢内衬管(1)的内表面相平齐，且保证不锈钢堆焊层(3)伸出碳钢制基管(2)的钝边(4)的长度为1.5-2.5mm；所述钝边(4)的厚度不小于不锈钢内衬管(1)的厚度；

步骤二、打底焊：惰性气体保护下，采用钨极氩弧焊机对不锈钢堆焊层(3)间的连接端口进行打底焊，所用焊丝为与不锈钢内衬管(1)同材质的不锈钢焊丝且焊接电流为150-180A；打底焊时，先施焊1-3层且焊接电流为160-170A，施焊过程中将焊层的层间温度控制在70-80℃且保证不将碳钢制基管(2)的外端部熔化；

打底焊之前，对不锈钢堆焊层(3)进行组对时，采用钨极氩弧焊机 以点焊方式进行组对固定，点焊时的焊接电流80-100A且点焊长度为20-30mm；

步骤三、过渡焊：惰性气体保护下，采用钨极氩弧焊机对不锈钢堆焊层(3)与碳钢制基管(2)间的连接端口进行过渡焊，所用焊丝为镍铬含量为23.43wt％Cr，13.43wt％Ni的焊丝且焊接电流为150-170A；

步骤四、碳钢制基管(2)焊接：惰性气体保护下，采用焊条电弧焊对碳钢制基管(2)间的连接端口进行焊接，所用焊丝为与碳钢制基管(2)同材质的焊丝且焊接电流为120-160A，焊接过程中保证焊层的层间温度低于150℃。

2.按照权利要求1所述的一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，其特征在于：步骤四中所述的对碳钢制基管(2)间的连接端口进行焊接时，为避免形成咬边缺陷，采用所述焊条电弧焊进行摆动焊接过程中，将焊枪的摆动极限位置设置在距焊道两侧1.5±0.05mm的位置，且当所述焊枪摆至摆动极限位置时停留0.5-2s。

3.按照权利要求1或2所述的一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，其特征在于：步骤103、步骤二、步骤三和步骤四中所述的惰性气体均为氩气。

4.按照权利要求3所述的一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，其特征在于：步骤103中所述的堆焊之前，先在被焊接的两个碳钢/不锈钢机械结合界面复合管(10)的焊接处内部分别放入一密封橡胶挡板，两个密封橡胶挡板间形成一密封保护气室，一个密封橡胶挡板中部开有供氩气通入的进气孔(4)且另一个密封橡胶挡板中部对应开有供氩气排出的排气孔(5)；步骤103中所述的堆焊、步骤二中所述的打底焊、步骤三中所述的过渡焊和步骤四中所述的碳钢制基管(2)焊接时，均在所述密封保护气室内进行。

5.按照权利要求4所述的一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，其特征在于：所述密封橡胶挡板由两层钢板(6-1)和夹在两层 钢板(6-1)间且对所述碳钢/不锈钢机械结合界面复合管(10)内部进行密封的胶皮(6-2)组成。

6.按照权利要求1或2所述的一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，其特征在于：步骤103、步骤二和步骤三中所述的钨极氩弧焊机为TIG手工直流钨极氩弧焊机。

7.按照权利要求1或2所述的一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，其特征在于：步骤103中所述的堆焊和步骤二所述的打底焊中所用的焊丝均为不锈钢焊丝HS316L；所述不锈钢焊丝HS316L含有以下化学成分：以重量百分比计的0.024％C，1.57％Mn，0.65％Si，0.001％S，0.015％P，18.37％Cr，11.36％Ni和2.10％Mo。

8.按照权利要求1或2所述的一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，其特征在于：步骤三中所述的过渡焊中所用的焊丝为焊丝H00Cr24Ni13，所述焊丝H00Cr24Ni13含有以下化学成分：以重量百分比计的0.025％C，2.04％Mn，0.51％Si，0.006％S，0.023％P，23.43％Cr，13.43％Ni，0.03％Mo，0.18％Cu和0.003％Ti。

9.按照权利要求1或2所述的一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，其特征在于：步骤四中所述的碳钢制基管(2)焊接中所用的焊丝为碳钢焊丝ER55-G，所述碳钢焊丝ER55-G含有以下化学成分：以重量百分比计的0.084％C，1.31％Mn，0.81％Si，0.006％S，0.009％P，1.24％Cr，0.20％Cu，0.63％Mo和0.30％V。

10.按照权利要求4所述的一种碳钢/不锈钢机械结合界面复合管的焊接方法，其特征在于：步骤103、步骤二、步骤三和步骤四中所述惰性气体在所述密封保护气室内的气流量为15±2L/min。 

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