本發(fā)明涉及一種海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，具體地說(shuō)是一種海上原油設(shè)備中旋轉(zhuǎn)接頭部分上涉及的異種材料為高強(qiáng)鋼與鎳基合金gh4169的焊接工藝，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

當(dāng)今對(duì)于海上原油產(chǎn)業(yè)，由于使用工況異常復(fù)雜，為了能抵抗海水，鹽霧以及部分原油腐蝕，迫使國(guó)內(nèi)外均在積極研發(fā)新材料，鎳基合金gh4169作為新材料，具有良好的綜合性能，具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能，并且具有良好的加工性能。但該類材料整體鑄造價(jià)格較高，因此，為了滿足特定機(jī)械部位的使用，與價(jià)格較為低廉的異種金屬碳鋼的焊接成為主導(dǎo)，但這兩種金屬化學(xué)成分，物理性能上都有很大的差異，因此，焊接有較大難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的，將通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：一種用于海上作業(yè)平臺(tái)的異種金屬之間的焊接工藝，其特征在于：通過(guò)采用相應(yīng)的焊前準(zhǔn)備以及使用相應(yīng)的焊接參數(shù)及方法以完成異種金屬之間的焊接。

進(jìn)一步的，前述的海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，包括以下步驟：

ⅰ、焊前準(zhǔn)備：選取碳鋼材料d36以及時(shí)效強(qiáng)化后的鎳基合金gh4169作為母材材料，選用鎳基合金焊條作為焊接材料；

ⅱ、焊前處理：對(duì)所有坡口位置以及坡口附近20-30mm范圍進(jìn)行表面清潔，保證表面潔凈無(wú)雜質(zhì)，并進(jìn)行預(yù)熱處理；

ⅲ、焊接施焊：采用對(duì)稱施焊的方式進(jìn)行焊接所述焊接位置，選用鎳基合金材料的焊條；

ⅳ、焊后處理：焊接施焊完成之后，對(duì)工件進(jìn)行粗加工；

ⅴ、質(zhì)量檢驗(yàn)：對(duì)粗加工處理完畢的工件進(jìn)行性能及質(zhì)量檢驗(yàn)，符合檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，否則重新進(jìn)行焊接處理。

進(jìn)一步的，前述的海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，所述步驟ⅰ中的普通高強(qiáng)鋼材料d36含有以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：c：≤0.18％，mn：0.70-1.60％，ni：0.40％，cr：0.20％，mo：0.08％，余量為fe；時(shí)效強(qiáng)化后的高強(qiáng)耐蝕的鎳基合金gh4169材料含有以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：c：≤0.08％，mn：≤0.35％，fe：剩余，p：≤0.015%，s：≤0.015%，si：≤0.35%，cu：≤0.3%，ni：50.0-55.0％，al：0.2-0.8％，ti：0.65-1.15％，cr：17.0-21.0％，nb：4.75-5.5，mo：2.8-3.3％，co：≤1.0%。所述手工電焊條的直徑為ф3.2mm，所述手工電焊條含有以下質(zhì)量百分比的化學(xué)成分：其成分主要為c：≤0.06%，mn：≤6.20%，fe：≤9.23%，p：≤0.002%，s：≤0.003%，si：≤0.54%，ni：≤69.20%，ti：≤0.07%，cr：≤13.50。

進(jìn)一步的，前述的海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，所述步驟ⅰ焊條需焊前作烘干處理，烘干溫度為350-400℃，烘干時(shí)間為30-60分鐘。

進(jìn)一步的，前述的海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，所述步驟ⅱ表面清潔工序?yàn)椋哼x用無(wú)紡布進(jìn)行表面油污以及其他雜質(zhì)的預(yù)處理，對(duì)所需焊接部位的表面進(jìn)行擦拭，去除大顆粒的雜質(zhì)，油污；預(yù)處理完成之后使用噴霧進(jìn)行表面的清潔，清潔區(qū)域包括由坡口部位向外延伸的≥20-30mm處。

進(jìn)一步的，前述的海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，所述噴霧為可塞新1755ef環(huán)保快速清洗劑，直噴、速干。

進(jìn)一步的，前述的海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，所述步驟ⅱ通過(guò)陶瓷加熱片進(jìn)行待焊部位的表面進(jìn)行加熱，所述加熱溫度為≤100℃，以去除待焊部位表面的潮濕或冷凝水。

進(jìn)一步的，前述的海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，所述步驟ⅲ通過(guò)直流焊機(jī)采用smaw的焊接方法，對(duì)工件的待焊部位進(jìn)行焊接施焊，所述對(duì)稱施焊由于零件屬于圓形框型結(jié)構(gòu)，因此，將整體焊縫分成四份，分別對(duì)稱施焊，以減小殘余應(yīng)力。

進(jìn)一步的，前述的多層多道，采用分段多層焊，即在完成整段焊縫前，先用連續(xù)多層焊道焊縫全部或部分完成每段縱向焊道。使用分段多層焊，重要的是隨后的每焊層都稍短于前一焊層，使得每段的尾部輕微傾斜，這樣一來(lái)，就能在填焊連接相鄰焊段時(shí)保證其充分溶合。且要求每道焊縫寬度不宜超過(guò)16mm，每層焊縫厚度不得超過(guò)3mm。

進(jìn)一步的，前述的海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，采用的焊接施焊的參數(shù)為：焊接電流：115a～120a，電流極性：dcep，焊接電壓：24v～25v，焊接速度：12～13厘米/分鐘，焊接位置：平焊，焊槍擺動(dòng)寬度：≤16mm，層間溫度：≤200℃。

進(jìn)一步的，前述的海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，所述步驟ⅴ檢驗(yàn)方法為：采用著色探傷對(duì)整個(gè)焊接區(qū)域的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)；并且采用煤油試漏的方法進(jìn)行整體焊縫的密閉測(cè)試。

進(jìn)一步的，前述的海上原油設(shè)備中異種材料的焊接工藝，所述步驟ⅴ檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為：成品工件的焊縫位置與母材緊密結(jié)合，無(wú)焊縫裂紋，氣孔，凹坑，夾雜。由于該焊接工藝主要用于接觸摩擦的特殊位置焊接，因此，該焊接不得影響到接觸面原有硬度。

本發(fā)明，其突出效果為：本發(fā)明針對(duì)海上原油作業(yè)設(shè)備長(zhǎng)期處于海水環(huán)境下，極易遭受海水，鹽霧以及部分原油腐蝕，并且兼顧產(chǎn)品需長(zhǎng)時(shí)間摩擦的特點(diǎn)，因此選用鎳基合金gh4169作為基體材料與普通高強(qiáng)鋼進(jìn)行焊接。使得整個(gè)摩擦表面具有良好的綜合性能，具有良好的抗疲勞、抗輻射、抗氧化、耐腐蝕性能。本發(fā)明為鎳基材料gh4169與普通高強(qiáng)鋼尋得最佳的焊接工藝，以滿足這兩種異種金屬的焊接。本發(fā)明主要用于海上原油作業(yè)設(shè)備，與現(xiàn)有的整體鍛件的方式相比，經(jīng)濟(jì)上會(huì)降低生產(chǎn)成本，只在需要用到鎳基合金性能時(shí)使用，其余部位使用價(jià)格低廉的碳鋼材料。并且鎳基合金gh4169在國(guó)內(nèi)焊接應(yīng)用較少，也能填補(bǔ)一些空缺。

以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。

附圖說(shuō)明

圖1焊縫坡口示意圖。

圖2使用面硬度測(cè)試點(diǎn)示意圖。

圖3本發(fā)明焊接后的軸承罩結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

首先，進(jìn)行焊前準(zhǔn)備：選取選取較為普通的碳鋼材料d36以及時(shí)效強(qiáng)化后的鎳基合金gh4169作為母材材料，選用鎳基合金焊條作為焊接材料。時(shí)效強(qiáng)化是通過(guò)高溫固溶淬火處理，形成過(guò)飽和固溶體，通過(guò)時(shí)效，過(guò)飽和固溶體分解，合金元素以一定方式析出，彌散在基體中形成沉淀相，沉淀相能有效阻止晶界和錯(cuò)位的運(yùn)動(dòng)，從而使合金固溶體的強(qiáng)度與硬度增加。其中，普通高強(qiáng)鋼材料d36的化學(xué)成分為c：0.16％，mn：1.23％，ni：0.35％，cr：0.15％，mo：0.06％，余量為fe；時(shí)效強(qiáng)化后的高強(qiáng)耐蝕的鎳基合金gh4169材料的化學(xué)成分為c：0.06％，mn：0.33％，fe：剩余，p：0.012%，s：0.013，si：0.30%，cu：0.21%，ni：53.5％，al：0.4％，ti：0.85％，cr：19.8％，nb：5.05，mo：3.01％，co：0.85%。手工電焊條的的化學(xué)成分為c：0.04%，mn：5.20%，fe：9.01%，p：0.001%，s：0.002%，si：0.52%，ni：68.80%，ti：0.052%，cr：12.0%。

并按照設(shè)計(jì)圖紙加工要求選取焊接位置：該海上原油作業(yè)設(shè)備中的軸承罩圖3為高強(qiáng)鋼d36，上表面由于需長(zhǎng)時(shí)間接觸摩擦因此焊接時(shí)效強(qiáng)化后的鎳基材料gh4169作為耐磨材料。根據(jù)圖紙要求將d36材料坡口加工至示意圖尺寸，如附圖1所示。

其次，對(duì)待焊工件進(jìn)行焊前處理：對(duì)所述焊接位置進(jìn)行表面清潔，保證表面潔凈無(wú)雜質(zhì)，并進(jìn)行預(yù)熱處理；

由于在高溫環(huán)境中，鎳在含有硫、磷、鉛、錫、鋅的環(huán)境下很容易脆化，脆化易導(dǎo)致焊縫與受熱區(qū)域產(chǎn)生嚴(yán)重裂紋。且脆化元素總是以一種或另一種形式存在于焊接車間。如車間的灰塵、油脂、油污、油漆、滲透檢驗(yàn)殘留物、切削液、馬克筆顏料與墨水、加工過(guò)程化學(xué)品、機(jī)床設(shè)備潤(rùn)滑油、溫度計(jì)、鉛、銅錘以及壓縮機(jī)或其它設(shè)備的油霧等。因此，選用無(wú)紡布進(jìn)行表面油污以及其他雜質(zhì)的預(yù)處理，對(duì)所需焊接部位的表面進(jìn)行擦拭，去除大顆粒的雜質(zhì)，油污；預(yù)處理完成之后使用噴霧進(jìn)行表面的清潔；本實(shí)施例中選用的清洗劑為可塞新1755ef環(huán)?？焖偾逑磩?。清潔區(qū)域包括由坡口位置向外延伸的≥20-30mm處。

同時(shí)，由于潮濕會(huì)造成堆焊合金產(chǎn)生氣孔，并且水汽也極易造成冷裂紋，因此采用陶瓷加熱片將坡口表面加熱到150℃，以去除潮濕或冷凝水。

第三步，對(duì)前期預(yù)處理的待焊部位進(jìn)行焊接施焊：本實(shí)施例中采用手工電焊條的焊接方法，將所有焊縫分成4段對(duì)稱施焊，由于為手工電焊條焊接，因此要求操作者在焊條擺動(dòng)時(shí)，擺動(dòng)幅度不宜過(guò)寬，避免咬邊夾雜的產(chǎn)生，并且需嚴(yán)格控制層間溫度，在道于道之間用砂輪機(jī)打磨。

其中，焊接參數(shù)為：焊接電流：115a～120a，電流極性：dcep，焊接電壓：24v～25v，焊接速度：12～13厘米/分鐘，焊接位置：平焊，焊槍擺動(dòng)寬度：≤16mm，層間溫度：≤200℃。

最終，對(duì)處理完畢的工件進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)：焊后將前述的焊接區(qū)域粗加工后稍留余量，對(duì)整個(gè)焊縫區(qū)域表面進(jìn)行著色檢測(cè)，并且采用煤油試漏的方法進(jìn)行整體焊縫的密閉測(cè)試。要求成品工件的焊縫位置與母材緊密結(jié)合，無(wú)焊縫裂紋，氣孔，凹坑，夾雜。由于該焊接工藝主要用于接觸摩擦的特殊位置焊接，因此，該焊接不得影響到接觸面原有硬度，根據(jù)圖2所示進(jìn)行使用面硬度測(cè)試。

通過(guò)本實(shí)施例中所使用的工藝焊接完成的軸承罩圖3，經(jīng)檢驗(yàn)后成品焊接接頭部位焊縫裂紋，氣孔，凹坑，夾雜，并且使用面硬度為hrc40左右符合使用要求。