CN106624403B - 一种双金属复合板焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双金属复合板焊接方法，包括：加工坡口，将双金属复合板对接后，在基层上开I型坡口，在复层上开V型坡口，所述I型坡口的高度低于基层厚度0.5‑2mm，所述V型坡口角度为60±10°，V型坡口底部宽3‑8mm；依次进行基层焊接，过渡层焊接和复层焊接，复层焊缝高度不低于复层，本发明坡口形式简单，可实现基层焊缝一次性高效焊接，并通过减小基层焊缝宽度减小复层焊接熔敷量，从而达到节省焊丝、提高复层焊接效率的目的。

Description

一种双金属复合板焊接方法
技术领域：
本发明涉及层状结构双金属焊接技术领域，具体涉及一种双金属复合板焊接方法。
背景技术：
对于高含H2S/CO2的强腐蚀性油气田的开采及油气输送，传统单一的防腐技术如添加缓蚀剂、采用塑料内涂层及使用非金属管材等，在耐蚀可靠性、经济性指标上都已难以满足需要。尽管采用耐蚀合金管材能极大的提高管材的抗腐蚀能力，但其高昂的价格以及低于碳钢的强度严重制约了它在油气田中的应用，并且耐蚀合金管材作为抗腐蚀的部分仅只有整体管材的三分之一左右，而剩余部分作为力学支撑结构，造成了极大的浪费。由此，双金属复合管应运而生，并其以优异的耐腐蚀性能和机械力学性能展现出了广泛的应用前景。
双金属复合管因其优越的的力学性能、良好的耐蚀性能，可以节约大量贵重金属，从而降低成本、节约材料，将在石油化工、烟气脱硫、化工、环保等工业领域中得到广泛的应用。
目前国内复合管生产主要方式为分别生产碳钢管和不锈钢衬管，通过扩径或爆炸的方式结合，这种生产方式存在工艺复杂、成本较高、管径较小，管体尺寸精度、管体力学性能偏低的问题。冶金结合双金属复合管的焊接研究刚刚起步，前期主要焊接方法为TIG(MAG)，坡口类型为V型，焊接次序为先焊复层，再焊基层，存在的问题为焊接道次多导致生产效率低下以及基层焊接热输入导致复层耐蚀性能差，且V型坡口堆焊难以实现自动化生产；后期主要焊接方法为SAW+TIG(MAG)，坡口类型为X型，焊接次序为先焊基层，后焊复层，这种焊接方法虽然解决了基层焊接效率和复层耐蚀性能差的问题，但SAW焊缝宽度过大导致复层熔敷量增加，从而导致复层焊接道次和不锈钢焊丝使用量增加，焊缝整体焊接效率依然不高，生产成本也难以控制。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种双金属复合板焊接方法，该焊接方法生产成本低、焊接效率高。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种双金属复合板焊接方法，包括以下步骤：
步骤1：加工坡口，将双金属复合板对接后，在基层上开I型坡口，在复层上开V型坡口，所述I型坡口的高度比基层厚度小0.5-2mm，所述V型坡口角度为60±10°，V型坡口底部宽3-8mm；
步骤2：基层焊接，对I型坡口施焊，形成基层焊缝；
步骤3：过渡层焊接，在基层焊缝上对V型坡口施焊，形成过渡
层焊缝；
步骤4：复层焊接，在过渡层焊缝上对过渡层焊缝施焊，形成复层焊缝；复层焊缝与复层平齐，或高于复层。
所述双金属复合板的基层为碳钢，基层厚度为4-18mm；所述双金属复合板的复层为耐蚀合金，复层厚度为1-6mm；
所述基层焊接采用激光焊接或等离子焊接，所述过渡层焊接和复层焊接均采用MAG或TIG。
本发明的有益效果：
本发明采用I型复合坡口，坡口形式简单，易于加工；基层碳钢采用激光焊或等离子焊接，可实现基层焊缝一次性高效焊接，且节约焊材和焊缝窄，基层焊缝宽度的减小有利于复层焊缝宽度的减小，从而使复层熔敷量减小，达到节省焊丝、提高复层焊接效率的目的；复层耐蚀合金采用TIG(MAG)，具有焊缝性能优良且焊接质量稳定的特点。
附图说明：
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为不锈钢复合板的坡口示意图。
图2为不锈钢复合板的焊缝示意图。
附图标记说明：1基层、2复层、3基层焊缝、4过渡层焊缝、5复层焊缝。
具体实施方式：
实施例1：
本实施例中，以(15+3)mm的UNS N08825/L450MS热轧镍基复合板材为例进行焊接，焊接试板尺寸200×600mm。
步骤1：对焊接试板开I型和V型坡口，如图1所示，具体尺寸为：基层1厚度为15mm，复层2厚度为3mm，I型坡口的高度为14mm，V型坡口角度为60°，V型坡口底部宽为4mm。
步骤2：将焊接试板对接，采用激光焊对I型坡口进行焊接，不需填丝。两板间距不大于0.5mm，具体焊接参数如表1所示。采用角磨机对基层焊缝3不锈钢侧进行清根，为过渡层焊接创造良好的施焊条件。
步骤3：采用TIG在基层焊缝3上施焊，形成过渡层焊缝4。焊接过渡层焊缝4目的是为阻隔基层Fe原子向复层焊缝扩散，从而保证复层焊缝5耐蚀性能，故进行单层单道焊接即可。
步骤4：采用TIG在过渡层焊缝4上进行施焊，形成复层焊缝5。复层焊缝5采用多层焊接，直至复合坡口填满，应保证复层焊缝5高度不低于母材。过渡层与复层焊接工艺参数如表2所示。
基层焊接参数如表1所示，过渡层与复层焊接参数如表2所示。过渡层及复层焊接选用的焊材均为ERNiCrMo-3(Ф1.2mm)焊丝。为保证焊接质量，激光焊接过程采用CO2做为保护气体，TIG焊接过程需采用高纯Ar做为保护气体，每次焊接前需采用钢丝刷清理上一层焊缝。
焊后对焊缝进行常规力学性能与抗腐蚀性能检测，结果如表3所示。
表1基层焊接参数
离焦量(mm) 功率(kw) 焊接速度(m/min) 光斑直径(mm)
-2 8 2.5 0.2
表2过渡层与复层焊接参数
焊接电流(A) 电弧电压(V) 焊接速度(mm/min) 送丝速度(mm/min)
过渡层 190 14 70 1000
复层 160 11.5 50 1200
表3焊缝性能检测结果
实施例2：
本实施例中，以(6+2)mm的2205/L450MS爆炸+扎制复合板材为例进行焊接，焊接试板尺寸200×600mm。
步骤1：对焊接试板开I型和V型坡口，如图1所示，具体尺寸为：基层1厚度为6mm，复层2厚度为2mm，I型坡口的高度为5mm，V型坡口角度为60°，V型坡口底部宽为4mm。
步骤2：将焊接试板对接，采用等离子焊对I型坡口进行焊接，不需填丝。两板间距不大于0.5mm。采用角磨机对基层焊缝3不锈钢侧进行清根，为过渡层焊接创造良好的施焊条件。
其它步骤与实施例1相同。
基层焊接参数如表4所示，过渡层与复层焊接参数如表5所示。过渡层焊接选用的焊材为ER309(Ф1.2mm)，复层焊接选用的焊材为ER2209(Ф1.2mm)。为保证焊接质量，等离子焊接过程需要采用Ar(80％)+CO2(20％)做为保护气体，TIG焊接过程需采用高纯Ar做为保护气体，每次焊接前需采用钢丝刷清理上一层焊缝。
焊后对焊缝进行常规力学性能与抗腐蚀性能检测，结果如表6所示。
表4基层焊接参数
离焦量(mm) 功率(kw) 焊接速度(m/min) 光斑直径(mm)
-2 12 2.5 0.2
表5过渡层与复层焊接参数
焊接电流(A) 电弧电压(V) 焊接速度(mm/min) 送丝速度(mm/min)
过渡层 190 14 80 900
复层 160 11.5 60 1000
表6焊缝性能检测结果

Claims (1)

1.一种双金属复合板焊接方法，其特征在于：所述双金属复合板焊接方法包括以下步骤：
步骤1：加工坡口，将双金属复合板对接后，在基层上开I型坡口，在复层上开V型坡口，所述I型坡口的高度比基层厚度小0.5-2mm，所述V型坡口角度为60±10°，V型坡口底部宽3-8mm；
步骤2：基层焊接，对I型坡口施焊，形成基层焊缝；
步骤3：过渡层焊接，在基层焊缝上对V型坡口施焊，形成过渡层焊缝；
步骤4：复层焊接，在过渡层焊缝上对过渡层焊缝施焊，形成复层焊缝；复层焊缝与复层平齐，或高于复层；
所述双金属复合板的基层为碳钢，基层厚度为4-18mm；所述双金属复合板的复层为耐蚀合金，复层厚度为1-6mm；所述基层焊接采用激光焊接，所述过渡层焊接和复层焊接均采用TIG；所述过渡层焊接为单层单道焊接；
所述碳钢采用L450MS，所述耐蚀合金采用UNS N08825，基层采用激光焊接的工艺参数为：离焦量-2mm、功率8kw、焊接速度为2.5m/min、光斑直径为0.2mm，过渡层采用TIG焊接的工艺参数为：焊接电流190A、电弧电压14V、焊接速度70mm/min、送丝速度为1000mm/min，复层采用TIG焊接的工艺参数为：焊接电流160A、电弧电压11.5V、焊接速度50mm/min、送丝速度为1200mm/min。
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