一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法
【專利說明】一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 國(guó)內(nèi)關(guān)于復(fù)合管的研究，主要集中在小口徑復(fù)合管方面，并且以通過擴(kuò)徑、爆炸復(fù) 合等為主要手段。通過擴(kuò)徑、爆炸復(fù)合等手段的復(fù)合管在管道性能和壽命方面存在一定的 缺陷。采用冶金結(jié)合的層狀復(fù)合板為原料，通過冷成型后焊接的工藝制造層狀雙金屬?gòu)?fù)合 管，是一種靈活、高效、低成本的方法。它先將兩種不同材質(zhì)的板坯用超大功率熱乳機(jī)進(jìn)行 熱復(fù)合，然后用U0或JC0工藝卷成管坯，再進(jìn)行縱縫焊接。相對(duì)于擴(kuò)徑復(fù)合管和爆炸復(fù)合 管，采用焊接工藝制備的層狀雙金屬?gòu)?fù)合管，在二次成型加工、焊接及管體性能方面具有其 它工藝制造的復(fù)合管難以達(dá)到的優(yōu)越性。盡管采用大功率熱乳機(jī)復(fù)合板U0或JC0工藝卷 成管坯縱縫焊接方式制造復(fù)合管的方案有其優(yōu)越性，但復(fù)合管復(fù)層和基層的不同材料屬性 也給焊接成型方法帶來(lái)了新的問題。例如，在焊接過程中，接頭凝固過渡層的形成易導(dǎo)致焊 縫金屬中生成脆性相而使接頭的塑韌性下降；接頭界面合金元素碳的迀移使接頭的力學(xué)性 能和耐腐蝕性能下降等都是阻礙雙金屬?gòu)?fù)合管的焊接成型問題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，以解決上述技術(shù)問題。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，包括以下步驟：
[0006] 1)將DSS2205-X65雙金屬?gòu)?fù)合板采用對(duì)接方式，開去X型坡口；
[0007] 2)采用MAG從外側(cè)在X型坡口的中心進(jìn)行施焊，形成第一外側(cè)基層焊縫；
[0008] 3)采用MAG從外側(cè)在第一外側(cè)基層焊縫上進(jìn)行施焊，形成第二外側(cè)基層焊縫；
[0009] 4)采用MAG從內(nèi)側(cè)在X型坡口的中心進(jìn)行施焊，形成內(nèi)側(cè)基層焊縫；
[0010] 5)采用MAG從內(nèi)側(cè)在內(nèi)側(cè)基層焊縫上進(jìn)行施焊，形成過渡層焊縫；
[0011] 6)采用MAG從內(nèi)側(cè)在過渡層焊縫上施焊，填滿復(fù)層坡口，形成復(fù)層焊縫。
[0012] 進(jìn)一步的，DSS2205-X65雙金屬?gòu)?fù)合板為雙相不銹鋼2205為復(fù)層、管線鋼X65為 基層通過爆炸焊獲得。
[0013] 進(jìn)一步的，DSS2205的厚度為2mm，X65的厚度為16mm。
[0014] 進(jìn)一步的，DSS2205-X65雙金屬?gòu)?fù)合板的長(zhǎng)寬尺寸為500mmX200mm。
[0015] 進(jìn)一步的，步驟2)至步驟6)中各焊縫具體的焊接工藝參數(shù)為：
[0016]
[0017] 進(jìn)一步的，步驟6)中具體采用MAG從內(nèi)側(cè)在過渡層焊縫上施焊，形成復(fù)層焊縫；完 成整個(gè)復(fù)合管的焊接。
[0018] 進(jìn)一步的，步驟1)中X型坡口上部和下部坡口深度均為9mm，開口角度均為50度。
[0019] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0020] 本發(fā)明研究出一種針對(duì)以雙相不銹鋼2205為復(fù)層、管線鋼X65為基層的雙金屬 復(fù)合板通過JC0E法成型后的自動(dòng)化縱縫焊接方法，實(shí)現(xiàn)了大口徑SS2205-X65雙金屬?gòu)?fù)合 管的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明為了保證復(fù)合管不因焊接過程而失去復(fù)層原有的耐蝕性， 采用在復(fù)層和基層焊縫間添加過渡層的方法進(jìn)行焊接，使整個(gè)接頭焊縫具有良好的組織與 性能，從而保證了接頭能同時(shí)滿足強(qiáng)度及耐蝕性的要求，經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，接頭強(qiáng)度達(dá)到了 670MPa，超過了母材復(fù)合板的613MPa。
[0021] 本發(fā)明通過焊接方法及焊接材料的合理選擇，同時(shí)輔之以合理的焊接工藝，控制 焊縫的化學(xué)成分和組織。分別進(jìn)行復(fù)層，過渡層和基層的焊接，重點(diǎn)解決了高效工業(yè)自動(dòng)化 焊接復(fù)合管縱縫的問題，實(shí)現(xiàn)了SS2205-X65雙金屬?gòu)?fù)合管高效的自動(dòng)化生產(chǎn)。 【【附圖說明】】
[0022] 圖1為復(fù)合板對(duì)接坡口設(shè)計(jì)及其具體尺寸示意圖；
[0023] 圖2為復(fù)合管焊接工序示意圖；
[0024] 圖3為試板坡口及焊縫布局示意圖；
[0025] 圖4(a)為第一外側(cè)基層焊縫正面視圖；圖4(b)為第一外側(cè)基層焊縫背面視圖；
[0026] 圖5(a)為第二外側(cè)基層焊縫正面視圖；圖5 (b)為第二外側(cè)基層焊縫背面視圖；
[0027] 圖6(a)為復(fù)合管內(nèi)側(cè)焊縫成型情況視圖；圖6(b)為圖6(a)的局部放大視圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0028] 本發(fā)明一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，包括以下步驟：
[0029] 1)將DSS2205-X65雙金屬?gòu)?fù)合板采用對(duì)接方式，開去X型坡口；
[0030] 2)采用MAG從外側(cè)在X型坡口的中心進(jìn)行施焊，形成第一外側(cè)基層焊縫1;
[0031] 3)采用MAG從外側(cè)在第一外側(cè)基層焊縫1上進(jìn)行施焊，形成第二外側(cè)基層焊縫2;
[0032] 4)采用MAG從內(nèi)側(cè)在X型坡口的中心進(jìn)行施焊，形成內(nèi)側(cè)基層焊縫3 ;
[0033] 5)采用MAG從內(nèi)側(cè)在內(nèi)側(cè)基層焊縫3上進(jìn)行施焊，形成過渡層焊縫4;
[0034] 6)采用MAG從內(nèi)側(cè)在過渡層焊縫4上施焊，形成復(fù)層焊縫5 ;完成整個(gè)復(fù)合管的焊 接。
[0035] 請(qǐng)參閱圖1所示，本實(shí)施例中以雙相不銹鋼2205為復(fù)層（以下簡(jiǎn)稱DSS2205)、管 線鋼X65(以下簡(jiǎn)稱X65)為基層的雙金屬?gòu)?fù)合板通過JC0E法成型后的自動(dòng)化縱縫焊接方 法，實(shí)現(xiàn)了大口徑DSS2205-X65雙金屬?gòu)?fù)合管的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的目的為例。
[0036] 請(qǐng)參閱圖1所述，DSS2205的厚度為2mm，X65的厚度為16mm;SS2205與X65間的 坡口設(shè)計(jì)為X型坡口，焊接時(shí)分別從管壁的內(nèi)外兩側(cè)實(shí)現(xiàn)復(fù)合管的縱縫焊接成型。依據(jù)所 具備的設(shè)備條件，可調(diào)整圖1中d和e的大小，對(duì)基層兩側(cè)通過SAW或者M(jìn)IG實(shí)現(xiàn)連接，再 以MAG焊接方式焊接過渡層和復(fù)層。
[0037] 本實(shí)施例中采用的復(fù)合板尺寸為500mmX200mm，采用對(duì)接方式，開去X型坡口，坡 口上部和下部破口深度均為9mm，開口角度為50度，焊縫布局如圖3所示，基層焊縫包括從 外側(cè)施焊的第一外側(cè)基層焊縫1、第二外側(cè)基層焊縫2以及從內(nèi)測(cè)施焊的內(nèi)側(cè)基層焊縫3， 復(fù)層一側(cè)焊縫包括過渡層焊縫4和兩道復(fù)層焊縫5。具體的焊接工藝參數(shù)如表1所示。
[0038] 表1復(fù)合板X型坡口焊接工藝參數(shù)表
[0039]
[0040] 接頭成型情況：圖4至6分別是本發(fā)明試板中焊縫的成型情況照片，圖4為從復(fù) 合板外側(cè)實(shí)施焊接的第一道焊縫成型后的正面和背面形貌特征，從圖中可以看到從復(fù)合板 外側(cè)施焊的第一道焊縫正面成型良好，焊縫光滑，沒有出現(xiàn)飛濺、咬邊等缺陷，焊縫厚度約 為外側(cè)坡口深度的一半，從背面來(lái)看，焊縫金屬略微向下突出預(yù)留的2mm對(duì)接間隙范圍，但 整條焊縫背面成型均勻光滑，從背部施焊時(shí)可以不必清根。圖5(a)為復(fù)合板外側(cè)實(shí)施焊接 的第二道焊縫成型后的正面和背面形貌特征，從圖中可以看出在采用160A的大電流條件 下，第二道焊縫已經(jīng)完全將剩余坡口填滿，焊縫成型良好，無(wú)飛濺和咬邊等缺陷。圖5(b)為 從復(fù)合板內(nèi)側(cè)依次焊接完成內(nèi)側(cè)基層1、過渡層和復(fù)層之后的焊縫形貌。圖6(b)為從復(fù)合 板內(nèi)側(cè)部分內(nèi)側(cè)基層1、過渡層和復(fù)層焊縫的宏觀形貌圖，從圖中可以看出無(wú)論是內(nèi)側(cè)基層 1、過渡層還是復(fù)層焊縫的成型都較好，焊縫平整光滑，無(wú)明顯缺陷。
[0041] 本發(fā)明中，過渡層和復(fù)層焊接采用MAG;采用ER2209焊絲可以實(shí)現(xiàn)過渡層的良好 焊接成型；以Ar+3%N2(N2占保護(hù)氣體總體積的3%)作為保護(hù)，ER2209作為填充材料來(lái)焊 接復(fù)層，從組織和力學(xué)性能上分析表明，得到的復(fù)層焊縫具有可靠的性能特征。
[0042] 本發(fā)明中，焊接時(shí)接頭復(fù)層和過渡層所采用的填充材料是雙向不銹鋼焊絲，對(duì)于 雙相不銹鋼而言在焊接過程中如果冷卻速度太大就會(huì)形成脆性相而使接頭的塑韌性下降 (例如采用激光等高能束焊接方法），在本發(fā)明的中所采用的焊接方法是MAG焊，它的熱輸 入比較大，焊縫冷卻速度較慢，一般不會(huì)出現(xiàn)脆性相。
[0043] 現(xiàn)有技術(shù)中，合金元素的迀移是指在焊接復(fù)層焊縫如果所采用的焊接電流太大會(huì) 導(dǎo)致復(fù)合管基層金屬或者基層焊縫熔化，使其基層金屬對(duì)復(fù)層金屬造成稀釋或者破壞，從 而影響復(fù)合管復(fù)層金屬的耐腐蝕性能，本發(fā)明中提到的過渡層焊縫的作用就在于此，把基 層焊縫和復(fù)層焊縫隔開，同時(shí)在焊接復(fù)層焊縫是也要保證采用較小的焊接工藝參數(shù)，焊接 電流和電壓不易過大，使復(fù)層焊縫剛好能夠填滿復(fù)層坡口即可。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將DSS2205-X65雙金屬?gòu)?fù)合板采用對(duì)接方式，開去X型坡口； 2) 采用MAG從外側(cè)在X型坡口的中心進(jìn)行施焊，形成第一外側(cè)基層焊縫（1); 3) 采用MAG從外側(cè)在第一外側(cè)基層焊縫上進(jìn)行施焊，形成第二外側(cè)基層焊縫（2); 4) 采用MAG從內(nèi)側(cè)在X型坡口的中心進(jìn)行施焊，形成內(nèi)偵_層焊縫（3); 5) 采用MAG從內(nèi)側(cè)在內(nèi)側(cè)基層焊縫上進(jìn)行施焊，形成過渡層焊縫（4); 6) 采用MAG從內(nèi)側(cè)在過渡層焊縫上施焊，填滿復(fù)層坡口，形成復(fù)層焊縫（5)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，其特征在于，DSS2205-X65 雙金屬?gòu)?fù)合板為雙相不銹鋼2205為復(fù)層、管線鋼X65為基層通過爆炸焊的方法獲得。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，其特征在于，DSS2205的厚 度為2mm，X65的厚度為16mm。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，其特征在于，DSS2205-X65 雙金屬?gòu)?fù)合板的長(zhǎng)寬尺寸為500mmX200mm。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，其特征在于，步驟2)至步 驟6)中各焊縫具體的焊接工藝參數(shù)為：6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，其特征在于，步驟6)中具 體采用MAG從內(nèi)側(cè)在過渡層焊縫上施焊，形成復(fù)層焊縫；完成整個(gè)復(fù)合管的焊接。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，其特征在于，步驟1)中X 型坡口上部和下部坡口深度均為9mm，開口角度均為50度。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種雙金屬冶金復(fù)合管焊接方法，包括：1)將SS2205-X65雙金屬?gòu)?fù)合板采用對(duì)接方式，開去X型坡口；2)采用MAG從外側(cè)在X型坡口的中心進(jìn)行施焊，形成第一外側(cè)基層焊縫；3)采用MAG從外側(cè)在第一外側(cè)基層焊縫上進(jìn)行施焊，形成第二外側(cè)基層焊縫；4)采用MAG從內(nèi)側(cè)在X型坡口的中心進(jìn)行施焊，形成內(nèi)側(cè)基層焊縫；5)采用MAG從內(nèi)側(cè)在內(nèi)側(cè)基層焊縫上進(jìn)行施焊，形成過渡層焊縫；6)采用MAG從內(nèi)側(cè)在過渡層焊縫上施焊，形成復(fù)層焊縫。本發(fā)明通過焊接方法、焊接材料、焊接工藝的合理選擇，控制焊縫的化學(xué)成分和組織，分別進(jìn)行復(fù)層，過渡層和基層的焊接，實(shí)現(xiàn)了DSS2205-X65雙金屬?gòu)?fù)合管高效的自動(dòng)化生產(chǎn)。
【IPC分類】B23K9/235, B23K103/02, B23K101/06, B23K9/167
【公開號(hào)】CN105252116
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510654595
【發(fā)明人】張建勛, 李振崗, 王劍龍, 茍寧年, 李瑞娟
【申請(qǐng)人】西安交通大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月10日