CN103192191A - 一种提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法 - Google Patents

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陈忠兵
高玉柱
潘万军
郭志
冯平
陈英杰
张志明
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Lingao Nuclear Power Co Ltd
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Daya Bay Nuclear Power Operations and Management Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种提高金属焊接接头耐腐蚀性的方法，特别涉及一种提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，其中，首先使用焊接材料在金属焊接接头两侧的与腐蚀介质接触的母材内壁面的局部敷焊一层耐蚀层，然后对所述耐蚀层和敷焊有所述耐蚀层的母材进行钝化处理，最后进行焊接接头的焊接。本发明通过敷焊耐腐蚀能力强的焊接材料，提高了焊缝热影响区两侧金属的耐腐蚀能力，解决了现有技术焊接接头的薄弱环节；本发明由于采用钝化处理，使最后焊接时的接头热影响区位于抗腐蚀性能较好的耐蚀层上，而耐蚀层的接头热影响区由于已经钝化过，本身具有较高的抗腐蚀能力，这样有效避免了常规接头热影响区腐蚀性能的降低，提高了接头的抗腐蚀能力。

Description

一种提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法
技术领域
本发明涉及一种提高金属焊接接头耐腐蚀性的方法，特别涉及一种提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法。
背景技术
当母材所接触的介质为海水等具有腐蚀性的介质时，母材一般是输送管道或压力容器，而管道或压力容器一般为耐腐蚀能力较强的奥氏体不锈钢或双相不锈钢，其中如果采用双相不锈钢，不仅材料造价昂贵，同时由于其焊接性能较差而增加安装难度和成本，因此目前广泛使用的是奥氏体不锈钢材料。这些设备传统的安装工艺方法是使用与管道材料相符合或耐腐蚀能力较好的材料进行焊接。其工艺流程一般如下：加工管道对接坡口→管道组对焊接→焊后检验。
管道焊接是将金属熔化后进行连接的工艺处理方法，其操作过程中必然会在焊缝区域附近产生很高的温度，在与焊缝金属连接部位的温度将达到或接近金属熔化温度。受到高温的影响，原管道母材金属的晶粒度、微观组织将发生变化，而这些变化将导致接头的耐腐蚀能力显著下降。在实际生产中，尽管管道材料的耐腐蚀性能优良，但是其焊接接头及其附近母材的耐腐蚀能力薄弱。即使使用耐腐蚀级别较高的焊接材料焊接，在焊接接头热影响区也将变为耐腐蚀的薄弱区域，最终导致焊接接头早期失效并泄露。
参照图1，图中所示为现有技术焊接接头的截面示意图，如图所示，现有技术中将管道端部加工坡口后直接焊接，这样的焊接方法的焊接接头在使用中经常发生早期点蚀、泄露，严重时将导致设备系统故障，严重影响安全生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提高金属焊接接头耐腐蚀的方法，特别是提供一种提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀的方法，所述的腐蚀介质是指海水、海水+弱酸等具有腐蚀性的介质。本发明通过改善焊接材料、优化焊接结构、增加钝化加强三方面相结合，综合提高焊接接头及其附近母材金属的耐腐蚀性能。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，其中，使用焊接材料在金属焊接接头两侧的与腐蚀介质接触的母材内壁面的局部敷焊一层耐蚀层，然后对所述耐蚀层和敷焊有所述耐蚀层的所述母材进行钝化处理。
具体地，所述钝化处理采用电化学钝化处理。
较佳地，对敷焊有所述耐蚀层的所述母材进行局部电化学钝化，钝化长度不低于所述耐蚀层长度1倍以上，或者对敷焊有所述耐蚀层的所述母材进行整体电化学钝化。
具体地，所述焊接材料选择抗所述腐蚀介质腐蚀能力强的焊接材料。
具体地，在所述母材的端部的内壁敷焊一定长度的用于规避最终焊接接头热影响区的所述耐蚀层。
较佳地，所述耐蚀层直接敷焊在所述母材端部的内壁，或者加工去除所述母材端部内壁部分厚度，通过敷焊所述耐蚀层填补去除的所述母材端部的厚度。
一种提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，该方法包括以下步骤：
(1) 选择对所述母材所要接触的所述腐蚀介质耐腐蚀的用于敷焊所述耐蚀层和所述焊接接头的焊接材料；
(2) 使用所述焊接材料在所述焊接接头两侧的与所述腐蚀介质接触的母材内壁面的局部敷焊一层耐蚀层；
(3) 使用所述电化学钝化处理法对所述耐蚀层及敷焊有所述耐蚀层的所述母材金属进行钝化处理；
(4) 使用所述焊接材料焊接对接焊缝。
由于采用以上技术方案，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明通过敷焊耐腐蚀能力强的焊接材料，提高了焊缝热影响区两侧金属的耐腐蚀能力，解决了现有焊接工艺焊接接头的薄弱环节；本发明由于采用了钝化处理，使得最后焊接时的接头热影响区位于抗腐蚀性能较好的耐蚀层上，而耐蚀层的接头热影响区由于已经钝化过，本身具有较高的抗腐蚀能力，这样有效避免了常规接头热影响区腐蚀性能的降低，提高了接头的抗腐蚀能力；本发明通过敷焊一定长度耐腐蚀能力强的耐蚀层，从而避免了由于后续组对焊接对钝化膜的破坏，使耐蚀层焊缝与原始材料连接部位的钝化膜保持完整。总之由于本发明大大加强了现有工艺技术薄弱区域的耐腐蚀能力，因此本发明的方法能够大大提高此类焊接接头的使用寿命，在生产应用中必然会在很大程度上降低设备检修成本、提高设备运行的安全性。
附图说明
图1为现有工艺焊接接头的截面示意图；
图2为本发明的第一实施方式加工敷焊槽焊接接头的截面示意图；
图3为图2中母材加工敷焊槽的截面示意图；
图4为图3中母材敷焊完成后的截面示意图；
图5为图4对母材端部加工坡口并进行电化学钝化后的截面示意图；
图6为本发明的第一实施方式加工敷焊槽焊接工艺流程示意图；
图7为本发明的第二实施方式不加工敷焊槽焊接接头截面示意图；
图8为图7中母材敷焊耐蚀层后的截面示意图；
图9为图8中对母材端部加工坡口并进行电化学钝化后的截面示意图；
图10为本发明的第二实施方式不加工敷焊槽焊接工艺流程图；
其中：01、母材；02、耐蚀层；03、对接焊缝；L1、耐蚀层的长度；H、耐蚀层的厚度；L、电化学钝化区域长度；A、耐蚀层接头区域；B、对接焊缝热影响区。
具体实施方式
下面通过具体实例方式并结合说明书附图，对本发明作进一步描述：
实施方式1
参见图2至6，提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，工艺流程如下：
如附图6所示，加工母材01内壁→在敷焊区域内堆焊→耐蚀层02检验→加工母材01对接坡口→局部电化学钝化→母材01对接坡口焊接→对接焊缝03检验。
具体步骤如下：
(1) 根据母材所要接触的腐蚀介质选择耐腐蚀级别较高的焊接材料；
(2) 如附图3所示，加工敷焊槽，敷焊槽应达到如下要求：
    a) 保证耐蚀层厚度H能焊接2层以上焊缝金属，防止焊缝稀释造成耐蚀层02耐腐蚀能力下降；
    b) 保证耐蚀层长度L1能避免后续组对接焊破坏耐蚀层接头区域A的电化学钝化膜；
(3) 如附图4所示，母材01的内壁进行内壁堆焊至与母材01内壁齐平。
(4) 如附图5所示，在对接焊缝热影响区B部位加工坡口；
(5) 如附图5所示，采用局部电化学钝化，电化学钝化区域长度L，电化学钝化区域长度L不低于耐蚀层长度L1的1倍以上，实现对耐蚀层接头区域A及钝化区域内母材01的保护，即保证耐蚀层02与母材01金属接触部位的耐腐蚀性能，又避免由于母材01焊接而破坏耐蚀层02与母材01结合部位的电化学钝化膜；
(6) 使用敷焊的焊接材料焊接母材01对接坡口。
实施方式2
参见图7至10，提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，工艺流程如下：
如附图10所示，在敷焊区域内堆焊→耐蚀层02检验→加工母材01对接坡口→电化学钝化钝化区域L→母材01对接坡口焊接→对接焊缝03检验。
具体步骤如下：
(1) 根据母材所要接触的腐蚀介质选择耐腐蚀级别较高的焊接材料；
(2) 如附图8所示，在母材01内壁堆焊一定高度的耐蚀层02，耐蚀层02应达到如下要求：
    a) 耐蚀层厚度H能保证焊接2层以上焊缝金属，防止焊缝稀释造成耐蚀层耐腐蚀能力下降，耐蚀层厚度H还要保证不影响母材01内介质的流通；
    b) 耐蚀层宽度L1能避免后续组对接焊破坏耐蚀层接头区域A的电化学钝化膜；
(3) 如附图9所示，在对接焊缝热影响区B部位加工坡口；
(4) 如附图10所示，在电化学钝化区域L进行电化学钝化，实现对耐蚀层接头区域A及其附近母材01的保护，即保证耐蚀层02与母材01金属接触部位的耐腐蚀性能，又避免由于母材01焊接而破坏耐蚀层02与母材01结合部位的电化学钝化膜；
(5) 使用敷焊的焊接材料焊接母材01对接坡口。
下面通过具体的实施例对本发明做进一步说明，但不限于该实施例。
某电厂海水循环系统管道，该管道的工作介质是海水+次氯酸钠溶液，材料为316L不锈钢，焊接材料选用ER385焊丝，在设备的安装过程中需要对管道进行焊接作业。
据统计，使用传统工艺进行焊接作业（如附图1），焊接接头平均3个月就会因为腐蚀导致泄漏，严重时还会污染周围环境。
按照附图2实施方式对管道进行焊接，2012年8月投入使用，截至2013年3月已运行6个多月的时间，尚未发现管道泄漏现象。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，其特征在于：使用焊接材料在金属焊接接头两侧的与腐蚀介质接触的母材内壁面的局部敷焊一层耐蚀层，然后对所述耐蚀层和敷焊有所述耐蚀层的所述母材进行钝化处理。
2.根据权利要求1所述的提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，其特征在于：所述钝化处理采用电化学钝化处理。
3.根据权利要求2所述的提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，其特征在于：对敷焊有所述耐蚀层的所述母材进行局部电化学钝化，钝化长度不低于所述耐蚀层长度1倍以上，或者对敷焊有所述耐蚀层的所述母材进行整体电化学钝化。
4.根据权利要求1所述的提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，其特征在于：所述焊接材料选择抗所述腐蚀介质腐蚀能力强的焊接材料。
5.根据权利要求1所述的提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，其特征在于：在所述母材的端部的内壁敷焊一定长度的用于规避最终焊接接头热影响区的所述耐蚀层。
6.根据权利要求5所述的提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，其特征在于：所述耐蚀层直接敷焊在所述母材端部的内壁，或者加工去除所述母材端部内壁部分厚度，通过敷焊所述耐蚀层填补去除的所述母材端部的厚度。
7.根据权利要求1所述的提高与腐蚀介质接触的金属焊接接头耐腐蚀性的方法，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
(1) 选择对所述母材所要接触的所述腐蚀介质耐腐蚀的用于敷焊所述耐蚀层和所述焊接接头的焊接材料；
(2) 使用所述焊接材料在所述焊接接头两侧的与所述腐蚀介质接触的母材内壁面的局部敷焊一层耐蚀层；
(3) 使用所述电化学钝化处理法对所述耐蚀层及敷焊有所述耐蚀层的所述母材金属进行钝化处理；
(4) 使用所述焊接材料焊接对接焊缝。
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