CN110773892A - 一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法 - Google Patents

一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法 Download PDF

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杨耀彬
李中祥
吴在盛
赵勇
王盼
牛爱军
张万鹏
席敏敏
姜帆
胡旭东
黄晓辉
刘斌
王海
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China National Petroleum Corp
Baoji Petroleum Steel Pipe Co Ltd
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Shanghai Bao Shiwei Petroleum Steel Tube Manufacturing Co Ltd
China National Petroleum Corp
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Abstract

本发明公开了一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法，包括以下步骤：步骤1：三层耐蚀合金复合板包括基层和双面复层，基层为碳钢层，双面复层为第一耐蚀合金层和第二耐蚀合金层，开I型和双V型坡口，将复合板对接；碳钢层厚度为5‑30mm，第一耐蚀合金层和第二耐蚀合金层的厚度为0.1‑8mm，一侧V型坡口的高度大于对应耐蚀合金层厚度0‑8mm，V型坡口角度为70±30°；步骤2：对中间碳钢层处I型坡口施焊，形成连接焊缝；步骤3：对第一耐蚀合金层的V型坡口施焊；步骤4：对第二耐蚀合金层的V型坡口施焊；连接焊缝采用激光焊或等离子焊，可保证焊缝有足够的重合量，减小埋弧焊焊缝熔深；第一耐蚀合金焊缝和第二耐蚀合金焊缝采用埋弧焊，焊接效率高且焊缝性能优良。

Description

一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法
技术领域：
本发明涉及层状结构双金属焊接技术领域，特别涉及一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法。
背景技术：
随着能源需求日益增大，苛刻腐蚀环境石油天然气开采力度也逐渐加大，管道腐蚀问题变得尤为突出，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。为解决高含H2S/CO2的强腐蚀性油气田的开采及油气输送面临的腐蚀问题，不锈钢、钛合金等耐蚀合金管道因其具有优良的防腐性能和加工工艺性能的管材在石油、化工、海洋等腐蚀性环境中被大量应用。但采用纯不锈钢或钛合金管道成本较高，特别是作为结构部件使用时这个问题尤为突出。
不锈钢内衬复合管充分利用碳钢价格低廉、综合力学性能好以及不锈钢抗腐蚀性能优异的特点，既满足严苛腐蚀工况的服役环境，又节约了大量贵重金属，从而降低成本、节约材料，其在石油化工、烟气脱硫、化工、环保等工业领域中展现出广泛的应用前景。
传统复合管内侧为耐蚀合金，外侧为碳钢，当遇到海水等强腐蚀环境介质时碳钢层会很快失效，难以发挥碳钢层高强度的优势抵抗管道内压。三层耐蚀合金复合管很好的解决了这一问题。
2016年7月27日公开的公布号为CN 105798438A的中国发明专利，专利名称为一种双表面包覆316L不锈钢层状复合板材的对焊连接方法，该方法采用V型复合坡口，复层采用TIG的方法进行焊接，该方法存在的问题是等离子焊后需要清根，否则耐蚀合金焊缝容易产生缺陷，并且TIG焊还存在焊接效率低，且当生产钢管为螺旋缝时内焊机头难以安装等问题。本发明采用激光焊(等离子焊)与埋弧焊结合，有效解决了上述问题，实现三层耐蚀合金复合板的高效焊接。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法，该焊接方法采用激光或等离子焊接中间碳钢层，有效的减小了耐蚀合金层埋弧焊缝的熔深，从而减小了碳钢层对耐蚀合金焊缝的稀释，提高焊缝整体抗腐蚀能力；此外，该焊接方法效率高，成本低，易实现自动化生产。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法，包括以下步骤：
步骤1：三层耐蚀合金复合板包括基层和双面复层，基层为碳钢层，双面复层为第一耐蚀合金层和第二耐蚀合金层，开I型和双V型坡口，将复合板对接；所述碳钢层厚度为5-30mm，第一耐蚀合金层和第二耐蚀合金层的厚度为0.1-8mm，一侧V型坡口的高度大于对应耐蚀合金层厚度0-8mm，V型坡口角度为70±30°；
步骤2：对中间碳钢层处I型坡口施焊，形成连接焊缝；
步骤3：对第一耐蚀合金层的V型坡口施焊，形成第一耐蚀合金焊缝；
步骤4：对第二耐蚀合金层的V型坡口施焊，形成第二耐蚀合金焊缝；
所述连接焊缝采用激光焊或等离子焊，焊接过程填丝，或不填丝；
所述第一耐蚀合金焊缝和第二耐蚀合金焊缝采用埋弧焊，焊丝选用埋弧焊耐蚀合金焊丝，焊缝高度不低于母材。
本发明的有益效果在于：
1、本发明采用双V型坡口，坡口形式简单，易于加工；基层碳钢层采用激光焊或等离子焊，最大焊接厚度达30mm，焊缝宽度小，为耐蚀合金层焊接创造良好的施焊条件；两层耐蚀合金层均采用埋弧焊施焊，焊接效率高且焊缝性能优良；采用激光或等离子形成的连接焊缝作为耐蚀合金埋弧焊焊缝的连接层，可保证焊缝有足够的重合量，并减小埋弧焊焊缝熔深，从而减少母材对耐蚀合金焊缝的稀释，提高耐蚀合金焊缝的抗腐蚀能力；耐蚀合金埋弧焊焊接过程可消除碳钢层焊缝表面缺陷。
2、本发明通过合理的坡口设计和焊接工艺匹配，实现三层耐蚀合金复合板的高效焊接，碳钢层焊缝力学性能优良，耐蚀合金层抗腐蚀性能良好，焊接成本低，易实现自动化生产，具有广泛的市场前景。
附图说明：
图1为本发明的坡口示意图。
图2为本发明的焊缝示意图。
附图标记说明：1-碳钢层、2-第一耐蚀合金层、3-第二耐蚀合金层、4-连接焊缝、5-第一耐蚀合金焊缝、6-第二耐蚀合金焊缝。
具体实施方式：
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明。
本实施例中，以厚度为(2+16+1)mm的304/X65/304热轧双金属复合板材为例进行焊接，焊接试板尺寸180×500mm。
(1)对焊接试板开双V型坡口，如图1所示：碳钢层1厚度为16mm，第一耐蚀合金层2的厚度为2mm，第二耐蚀合金层3的厚度为1mm，第一耐蚀合金层2的一侧V型坡口高度为3.5mm，坡口角度为70°，第二耐蚀合金层3的一侧V型坡口高度为2mm，坡口角度为70°。
(2)将焊接试板对接，采用激光焊对碳钢层钝边施焊，形成连接焊缝4，焊接采用不填丝的方式进行，为保证焊接质量，采用纯Ar做为保护气体，焊接参数如表1所示。
表1激光焊焊接参数
离焦量(mm) 功率(kw) 焊接速度(m/min) 光斑直径(mm)
-2 3 4.5 0.2
表2耐蚀合金埋弧焊焊接参数
电流(A) 电压(V) 焊接速度m/min
第一耐蚀合金层2 450 32 1.2
第二耐蚀合金层3 350 31 1.2
表3焊缝性能检测结果
Figure BDA0002260829850000041
(3)采用角磨机清理碳钢层焊缝表面氧化物。
(4)采用埋弧焊对第一耐蚀合金层2施焊，选用φ4mm的309L焊丝单丝焊接，形成第一耐蚀合金焊缝5，焊接参数如表2所示。
(5)采用埋弧焊对第二耐蚀合金层3施焊，选用φ3.2mm的309L焊丝单丝焊接，形成第一耐蚀合金焊缝6，焊接参数如表2所示。
(6)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。

Claims (4)

1.一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：三层耐蚀合金复合板包括基层和双面复层，基层为碳钢层，双面复层为第一耐蚀合金层和第二耐蚀合金层，开I型和双V型坡口，将复合板对接；所述碳钢层厚度为5-30mm，第一耐蚀合金层和第二耐蚀合金层的厚度为0.1-8mm，一侧V型坡口的高度大于对应耐蚀合金层厚度0-8mm，V型坡口角度为70±30°；
步骤2：对中间碳钢层处I型坡口施焊，形成连接焊缝；
步骤3：对第一耐蚀合金层的V型坡口施焊，形成第一耐蚀合金焊缝；
步骤4：对第二耐蚀合金层的V型坡口施焊，形成第二耐蚀合金焊缝；
所述连接焊缝采用激光焊或等离子焊，焊接过程填丝，或不填丝；
所述第一耐蚀合金焊缝和第二耐蚀合金焊缝采用埋弧焊，焊丝选用埋弧焊耐蚀合金焊丝，焊缝高度不低于母材。
2.根据权利要求1所述的一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法，其特征在于：所述碳钢层厚度为16mm，第一耐蚀合金层的厚度为2mm，第二耐蚀合金层的厚度为1mm，第一耐蚀合金层的一侧V型坡口高度为3.5mm，坡口角度为70°；第二耐蚀合金层的一侧V型坡口高度为2mm，坡口角度为70°。
3.根据权利要求2所述的一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法，其特征在于：所述连接焊缝采用激光焊，焊接过程不填丝，焊接参数为：离焦量：-2mm，功率：3kw，焊接速度：4.5m/min，光斑直径：0.2mm。
4.根据权利要求2所述的一种三层耐蚀合金复合板的焊接方法，其特征在于：采用埋弧焊对第一耐蚀合金层施焊的焊接参数：电流450A,电压32V，焊接速度1.2m/min,选用φ4mm的309L焊丝单丝焊接；采用埋弧焊对第二耐蚀合金层施焊的焊接参数：电流350A,电压：31V，焊接速度：1.2m/min,选用φ3.2mm的309L焊丝单丝焊接。
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