一種上下包覆lc2205不銹鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種上下包覆LC2205不銹鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法，通過(guò)熱軋工藝將兩層LC2205不銹鋼和一層碳鋼連接在一起，再經(jīng)過(guò)控扎控冷技術(shù)軋制成層狀復(fù)合板材，上、下兩層為L(zhǎng)C2205不銹鋼合金層，中間層為碳鋼層；在“V+I+V”特型坡口精細(xì)設(shè)計(jì)和加工的基礎(chǔ)上，采用碳鋼層、過(guò)渡層、LC2205不銹鋼層的順序進(jìn)行焊接，并對(duì)過(guò)渡層熔敷厚度進(jìn)行控制，不但使過(guò)渡層材料起到了對(duì)耐蝕金屬Cr、Ni的過(guò)渡補(bǔ)償作用，而且保證了上下LC2205不銹鋼層的優(yōu)良抗腐蝕性能，保證了焊縫區(qū)有可靠的焊接質(zhì)量和優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，適用于各種耐腐蝕管材生產(chǎn)和管道建設(shè)。
【專利說(shuō)明】
-種上下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
[0001] 本發(fā)明屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種上下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板材的 對(duì)焊連接方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 因?yàn)楦g而造成的損失日趨嚴(yán)重，尤其在一些強(qiáng)腐蝕性油氣田的開(kāi)發(fā)中，更顯嚴(yán) 重，由于腐蝕問(wèn)題給國(guó)家和社會(huì)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失經(jīng)估算，約為5000億元每年，占到國(guó)民 生產(chǎn)總值的5%，其中因管道腐蝕造成的事故和損失還在逐年增加。層狀復(fù)合材料可W使強(qiáng) 度、烙點(diǎn)、熱膨脹系數(shù)差異極為懸殊的不同金屬實(shí)現(xiàn)完美的冶金結(jié)合，集不同材料的優(yōu)點(diǎn)于 一身，充分發(fā)揮不同材料特性，極大地節(jié)約稀貴金屬材料，降低設(shè)備的制造成本，使稀貴金 屬在許多領(lǐng)域的應(yīng)用成為可能。層狀復(fù)合管市場(chǎng)需求較大，僅我國(guó)石油、石化行業(yè)就是一個(gè) 巨大市場(chǎng)，我國(guó)油氣管道建設(shè)中，一部分鋼管即用來(lái)輸運(yùn)強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，又在酸性±壤環(huán)境 中使用，運(yùn)對(duì)于內(nèi)、外層均具有抗腐蝕性能的層狀復(fù)合焊管，前景無(wú)限好。
[0003] 管道或設(shè)備服役的環(huán)境，復(fù)雜到難W想象，例如：管道既要輸運(yùn)強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，又 要穿越大地域范圍的酸性±壤環(huán)境。運(yùn)對(duì)于一般的管道材料來(lái)說(shuō)，根本無(wú)法使用，必須得有 針對(duì)性的或建設(shè)性的提出一種內(nèi)外兼有抗腐蝕功能的管道，而該種管道的焊接，將是管線 建設(shè)的重頭戲，難度可想而知，既要保證內(nèi)、外層材料優(yōu)良的抗腐蝕性能，又要確保中間基 層材料的高強(qiáng)、高初性特點(diǎn)，焊接方法、工藝、包括坡口設(shè)計(jì)和加工都將是大大有別于其他 管道焊接的。需要考慮焊接過(guò)程的諸多方面，且要協(xié)調(diào)處理可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，包括，焊 接參數(shù)匹配，焊材匹配，焊絲、焊劑匹配，坡口設(shè)計(jì)和焊接方法及工藝匹配等等。因此，本發(fā) 明的價(jià)值就在于此。能很好解決上述焊接過(guò)程可能出現(xiàn)的各種問(wèn)題，且能保證鋼管內(nèi)、外層 材料的優(yōu)良抗腐蝕性，又能使中間基層材料充分發(fā)揮其高強(qiáng)、高初性特點(diǎn)。
[0004] 2014年1月29日公布的公布號(hào)為CN 103537816 A的中國(guó)發(fā)明專利，專利名稱為金 屬層狀復(fù)合板的焊接方法，該發(fā)明專利指出厚度在2.0~22.Omm的金屬層狀復(fù)合板開(kāi)I型坡 口；厚度在22.0~42.0mm，不包括22.Omm的金屬層狀復(fù)合板單面或雙面開(kāi)V型坡口，運(yùn)種坡 口設(shè)計(jì)與本發(fā)明不同；該發(fā)明專利的焊接順序?yàn)橄群窱型坡口、中間純邊，再焊接V型坡口， 但是運(yùn)種焊接方法沒(méi)有對(duì)焊接層的厚度進(jìn)行控制，若采用運(yùn)種方法對(duì)本發(fā)明的上下包覆 LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板材進(jìn)行對(duì)焊，界面處由于濃度梯度、溫度梯度等因素會(huì)發(fā)生互溶 且抗腐蝕元素化、Ni會(huì)向碳鋼側(cè)發(fā)生擴(kuò)散遷移，即受到碳鋼的稀釋作用，容易使焊縫抗腐蝕 性能減弱，影響到管道的服役壽命。加上耐腐蝕合金材料層和中間碳鋼層的物理、化學(xué)特性 差異顯著，故而對(duì)焊接過(guò)程各層烙覆量控制、焊接參數(shù)匹配、焊接方法和工藝設(shè)置提出了挑 戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 為了克服上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種上下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù) 合板材的對(duì)焊連接方法，本發(fā)明的對(duì)焊連接方法避免了耐蝕金屬元素Cr、Ni由于高溫冶金 作用出現(xiàn)稀釋的問(wèn)題，不僅確保了層狀復(fù)合板材上、下LC2205不誘鋼層的優(yōu)良耐腐蝕特性， 而且確保了中間碳鋼層的高強(qiáng)、高初性特性，使焊縫具有可靠的焊接質(zhì)量和優(yōu)良的綜合力 學(xué)性能。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種上下包覆LC2205不誘鋼 層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法，步驟為：
[0007] 步驟1:將兩層LC2205不誘鋼和一層碳鋼通過(guò)熱社工藝連接在一起，再經(jīng)過(guò)控扎、 控冷技術(shù)社制成層狀復(fù)合板材，層狀復(fù)合板材的上、下兩層為L(zhǎng)C2205不誘鋼合金層，中間層 為碳鋼層;上、下1X2205不誘鋼層的厚度均為1~10mm，碳鋼層的厚度為8~50mm;相鄰兩層 之間為冶金結(jié)合；
[000引步驟2:層狀復(fù)合板材采用"V+1+r特型復(fù)合坡口設(shè)計(jì)，上層LC2205不誘鋼合金層 和下層LC2205不誘鋼合金層的同側(cè)均為"V"型坡口，坡口深度為1~13mm，且深度大于所在 LC2205不誘鋼層厚度，坡口夾角為80~100°，坡口外沿寬度為10~25mm;中間碳鋼層為"r 型坡口，坡口深度為中間碳鋼層全壁厚度;LC2205不誘鋼層的"V"型坡口與中間碳鋼層的 "I"型坡口交匯于中間碳鋼側(cè)；
[0009] 步驟3:完成坡口加工后，組對(duì)的層狀復(fù)合板從上層LC2205不誘鋼合金層的坡口一 側(cè)每隔500mm長(zhǎng)進(jìn)行定位點(diǎn)焊，點(diǎn)焊后組對(duì)的層狀復(fù)合板材坡口間有0.5~1. Omm寬的間隙；
[0010] 步驟4:完成定位點(diǎn)焊后，對(duì)中間碳鋼層進(jìn)行焊接，形成碳鋼層烙敷金屬區(qū)，焊接過(guò) 程中上、下LC2205不誘鋼層的坡口內(nèi)及附近區(qū)域10~20mm寬范圍進(jìn)行惰性氣體保護(hù)；
[0011] 步驟5:中間碳鋼層完成焊接后空冷至室溫，對(duì)上、下LC2205不誘鋼層的"V"型坡口 進(jìn)行清渣處理，清渣后打磨、拋光，使"V"型坡口最低點(diǎn)處于中間碳鋼層的厚度尺寸范圍內(nèi)， 最后用丙酬和乙醇進(jìn)行清洗且迅速吹干；
[0012] 步驟6: "V"型坡口吹干后，采用TIG焊分別對(duì)上、下LC2205不誘鋼層進(jìn)行過(guò)渡層焊 接，過(guò)渡層厚度與層狀復(fù)合板材熱社接合面平齊或超出0~1. Omm，且完全覆蓋碳鋼;過(guò)渡層 焊接后，采用TIG焊方法分別對(duì)上、下LC2205不誘鋼層進(jìn)行填充、蓋面焊接，形成LC2205不誘 鋼層烙敷金屬區(qū)，焊接過(guò)程整個(gè)焊縫區(qū)及附近區(qū)域均采用惰性氣體保護(hù)。
[0013] 上述上層LC2205不誘鋼層和下層LC2205不誘鋼層的厚度相同或不同。
[0014] 上述中間碳鋼層為9235、9345心52心60心65心70心80心90或乂100碳素結(jié)構(gòu)鋼、壓 力容器鋼和管線鋼。
[0015] 上述步驟4中對(duì)中間碳鋼層進(jìn)行焊接的方法為：當(dāng)中間碳鋼層厚度<15mm時(shí)，采用 PAW方法進(jìn)行焊接;當(dāng)中間碳鋼層厚度> 15mm而《50mm時(shí)，采用SAW方法進(jìn)行焊接;焊接所用 的焊材為冊(cè)8E，焊劑為SJ101G。
[0016] 上述步驟6中過(guò)渡層焊接所用焊絲為帶1.2mm的邸309。
[0017] 上述步驟6中上、下不誘鋼層進(jìn)行填充、蓋面焊接所用的焊絲為啤IJmm的 邸2209。
[001引本發(fā)明的有益效果：
[0019]本發(fā)明采用"V+1 +V"特型復(fù)合坡口設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)坡口深度、寬度、角度和角度的控 審IJ，采用先碳鋼層、過(guò)渡層、LC2205不誘鋼層的順序進(jìn)行焊接，并對(duì)過(guò)渡層烙敷厚度進(jìn)行控 審IJ，使過(guò)渡層材料起到了對(duì)耐蝕金屬Cr、Ni的過(guò)渡補(bǔ)償作用，使焊縫中上、下兩界面處耐蝕 金屬元素保持在正常水平，保證了上、下LC2205不誘鋼層的優(yōu)良抗腐蝕性能，也保證了焊縫 區(qū)有可靠的焊接質(zhì)量和優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。
【附圖說(shuō)明】：
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0021 ]圖1為本發(fā)明層狀復(fù)合板對(duì)焊焊縫的過(guò)渡烙焊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：1為上層LC2205不誘鋼層；2為中間碳鋼層;3為下層LC2205不誘鋼 層;4為L(zhǎng)C2205不誘鋼層烙敷金屬區(qū)；5為過(guò)渡層;6為碳鋼層烙敷金屬區(qū)。
【具體實(shí)施方式】：
[0023] 參見(jiàn)圖1，W控扎控冷技術(shù)制備的LC2205/X65/LC2205上下包覆LC2205不誘鋼層狀 復(fù)合板材為實(shí)驗(yàn)用試板，本例中LC2205/X65/LC2205層狀復(fù)合板材總厚度為(3+15+3)mm = 21mm，上、下兩層LC2205不誘鋼層厚度均為3mm，中間X65鋼厚度為15mm。
[0024] 采用"V+1+r即"了"型特型復(fù)合坡口設(shè)計(jì)，上、下兩層LC2205不誘鋼層坡口角度為 60~80°，深度為3~5mm，寬度為10~14mm;中間X65管線鋼層"r型坡口深度為11~15mm。待 完成坡口加工后，組對(duì)的一副LC2205/X65/LC2205上下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板試板 從上部坡口一側(cè)每隔500mm長(zhǎng)為一個(gè)定位點(diǎn)進(jìn)行定位點(diǎn)焊，保證點(diǎn)焊后的試板在坡口中間 有0.5~1. Omm寬間隙。然后，基層X(jué)65鋼采用SAW焊，用BG-朋8E焊絲和BG-SJ101G焊劑，形成 X65鋼金屬烙敷區(qū)；在完成中間X65管線鋼的焊接后，對(duì)上、下兩層LC2205不誘鋼層焊接坡口 進(jìn)行清理，去除坡口內(nèi)表面殘留的焊渣，污染物等，然后進(jìn)行過(guò)渡層(P 1.2mmER309的TIG 焊，最后進(jìn)行上、下LC2205不誘鋼層的TIG填充、蓋面焊，形成LC2205金屬烙敷區(qū)，焊材使用 牟1.2mm的邸2209焊絲。主要焊接工藝參數(shù)如下表1-2所示，本實(shí)驗(yàn)LC2205/X65/LC2205上 下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板材對(duì)焊焊縫性能檢測(cè)結(jié)果如下表3。
[002引表1中間X65管線鋼層SAW焊接試驗(yàn)參數(shù) 「00261
[0030]表3對(duì)焊焊縫性能檢測(cè)結(jié)果 「nmi 1
[0032] W上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】?jī)H限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出的若干簡(jiǎn)單推演、替換或變換等都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明所提 交的權(quán)利要求書(shū)確定專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種上下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法，其特征在于:所述對(duì)焊 連接方法的具體步驟為： 步驟1:將兩層LC2205不誘鋼和一層碳鋼通過(guò)熱社工藝連接在一起，再經(jīng)過(guò)控扎、控冷 技術(shù)社制成層狀復(fù)合板材，層狀復(fù)合板材的上、下兩層為L(zhǎng)C2205不誘鋼層（1、3)，中間層為 碳鋼層(2);上、下LC2205不誘鋼層（1、3)的厚度均為1~IOmm,碳鋼層(2)的厚度為8~50mm; 相鄰兩層之間為冶金結(jié)合； 步驟2:層狀復(fù)合板材采用"V+1+r特型復(fù)合坡口設(shè)計(jì)，上層LC2205不誘鋼合金層（1)和 下層LC2205不誘鋼合金層(3)的同側(cè)均為"V"型坡日，坡日深度為1~13mm，且深度大于所在 LC2205不誘鋼層（1、3)的厚度，坡口夾角為80~100°，坡口外沿寬度為10~25mm;中間碳鋼 層(2)為"r型坡口，坡口深度為中間碳鋼層(2)全壁厚度;LC2205不誘鋼層(1、3)的"V"坡口 與中間碳鋼層(2)的"r型坡口交匯于中間碳鋼側(cè)； 步驟3:完成坡口加工后，組對(duì)的層狀復(fù)合板材從上層LC2205不誘鋼合金層（1)的坡口 一側(cè)每隔500mm長(zhǎng)進(jìn)行定位點(diǎn)焊，點(diǎn)焊后組對(duì)的層狀復(fù)合板材坡口間有0.5~1. Omm寬的間 隙； 步驟4:完成定位點(diǎn)焊后，對(duì)中間碳鋼層(2)進(jìn)行焊接，形成碳鋼層烙敷金屬區(qū)（6)，焊接 過(guò)程中上、下LC2205不誘鋼層（1、3)的坡口內(nèi)及附近區(qū)域10~20mm寬范圍進(jìn)行惰性氣體保 護(hù)； 步驟5:中間碳鋼層（2)完成全部焊接后空冷至室溫，對(duì)上、下LC2205不誘鋼層（1、3)的 "V"型坡口進(jìn)行清渣處理，清渣后打磨、拋光，使"V"型坡口最低點(diǎn)處于中間碳鋼層(2)的厚 度尺寸范圍內(nèi)，最后用丙酬和乙醇進(jìn)行清洗且迅速吹干； 步驟6:"V"型坡口吹干后，采用TIG焊分別對(duì)上、下LC2205不誘鋼層（1、3)進(jìn)行過(guò)渡層 (5)焊接，過(guò)渡層(5)的厚度與層狀復(fù)合板材熱社接合面平齊或超出0~1.0mm，且完全覆蓋 碳鋼;過(guò)渡層(5)焊接后，采用TIG焊方法分別對(duì)上、下LC2205不誘鋼層（1、3)進(jìn)行填充、蓋面 焊接，形成LC2205不誘鋼層烙敷金屬區(qū)（4)，焊接過(guò)程整個(gè)焊縫區(qū)及附近區(qū)域均采用惰性氣 體保護(hù)。2. 如權(quán)利要求1所述的上下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法，其特征 在于:所述上層LC2205不誘鋼層（1)和下層LC2205不誘鋼層(3)的厚度相同或不同。3. 如權(quán)利要求1所述的上下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法，其特征 在于:所述中間碳鋼層（2)為9235、9345心52心60心65心70心80心90或乂100碳素結(jié)構(gòu)鋼、壓 力容器鋼和管線鋼。4. 如權(quán)利要求1所述的上下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法，其特征 在于:所述步驟4中對(duì)中間碳鋼層(2)進(jìn)行焊接的方法為：當(dāng)中間碳鋼層(2)厚度<15mm時(shí)，采 用PAW方法進(jìn)行焊接；當(dāng)中間碳鋼層(2)厚度> 15mm而《50mm時(shí)，采用SAW方法進(jìn)行焊接;焊 接所用的焊材為冊(cè)8E，焊劑為SJ101G。5. 如權(quán)利要求1所述的上下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法，其特征 在于:所述步驟6中過(guò)渡層(5)焊接所用焊絲為CP 1.2mm的邸309。6. 如權(quán)利要求1所述的上下包覆LC2205不誘鋼層狀復(fù)合板材的對(duì)焊連接方法，其特征 在于：所述步驟6中上、下不誘鋼層（1、3)進(jìn)行填充、蓋面焊接所用的焊絲為(P 1.2mm的
【文檔編號(hào)】B23K103/04GK105904069SQ201610362253
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】畢宗岳, 楊軍, 劉海璋, 楊耀彬, 張萬(wàn)鵬, 田磊
【申請(qǐng)人】寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司