專利名稱：超薄復合層低碳鋼—奧氏體不銹鋼復合管接頭焊接方法
技術領域：
本發(fā)明涉及不銹鋼、低碳鋼復合材料的焊接方法，特別是涉及一種超薄壁不銹鋼復合層的低碳鋼—奧氏體不銹鋼復合管的焊接方法。
背景技術：
經專利檢索尚未發(fā)現類似不銹鋼—碳鋼復合管焊接方法，目前一般的不銹鋼—碳鋼復合管中，不銹鋼復合層的厚度一般在2mm以上，而本發(fā)明所涉及的不銹鋼復合層厚度小于1mm，且這種類型的復合管應用日益廣泛，但是尚未檢索到相應的焊接方法。因為超薄壁復合層的低碳鋼—奧氏體不銹鋼復合管在焊接上有一定的難度，主要是焊接第1層時，如何保證其與18-8型不銹鋼相同的抗腐蝕性能，如何保證在焊接過程中不產生冶金缺陷及工藝缺陷以及如何保證焊縫的單面焊雙面成型等。目前通用的復合管焊接方法是將焊接接頭分為復合層焊縫、過渡層焊縫和基層焊縫分別焊接，復合層焊縫及過渡層焊縫的焊接材料均為不同成分的不銹鋼材質，生產中需要頻繁更換焊條，容易弄錯，焊接工藝復雜。

發(fā)明內容
針對上述現有工藝方法的缺陷或不足，本發(fā)明的目的是提供一種超薄復合層低碳鋼—奧氏體不銹鋼復合管接頭焊接方法，本發(fā)明的方法可以提高產品合格率，減少返修率，從而提高生產效率，減少所用焊接材料品種，增加經濟效益。
實現上述發(fā)明目的的技術方案是超薄復合層低碳鋼—奧氏體不銹鋼復合管接頭焊接方法，其特點是，焊縫分為過渡層焊縫和基層焊縫兩次焊接而成，無單獨的不銹鋼復合層焊縫；低碳鋼基層焊縫的焊條采用與母材同質的低碳鋼焊條；包括以下步驟
1)第一次焊接不銹鋼復合層以及不銹鋼復合層與低碳鋼基層之間的過渡層采用背部充氬保護的鎢極氬弧焊，或采用手工電弧焊；焊絲或焊條選用不銹鋼材質而形成過渡層焊縫；形成過渡層焊縫的焊條和焊絲的化學成為(重量百分比，％)

2)過渡層焊縫形成后，第二次采用手工電弧焊焊接低碳鋼基層，焊條選用低碳鋼材質而形成基層焊縫。
本發(fā)明提供的焊接方法的獨特之處在于采用不銹鋼焊絲或焊條一次性把不銹鋼復合層和低碳鋼基層焊接在一起而形成過渡層焊縫，然后用低碳鋼焊條焊接低碳鋼基層而形成焊接接頭，而不像傳統(tǒng)方法分三層焊接。
本發(fā)明在過渡層焊接材料成分選擇上的獨特之處是超低碳。由于焊絲和焊條的超低碳而使過渡層焊縫的含碳量很低并保證Cr、Ni的含量及Cr/Ni比，從而使過渡層焊縫金屬的電極電位與18-8不銹鋼的電極電位處于同一水平，防止了焊縫的晶間腐蝕的發(fā)生，并使過渡層焊縫與不銹鋼復合層具有相同的顯微金相組織。而且由于過渡層焊縫的超低碳，可以在基層使用碳鋼焊條，并使過渡層和基層焊縫的熔合區(qū)產生的馬氏體是低碳馬氏體，從而保證接頭的機械性能并降低生產成本。同時適當提高S的含量有利于單面焊雙面成形，由于薄壁結構不會產生熱裂紋。


圖1是不銹鋼復合管接頭焊縫示意圖；圖2是不銹鋼復合管管接頭示意圖。
上述附圖中的符號分別表示圖1中，1-碳鋼基層；2-不銹鋼復合層；3-過渡層焊縫；4-基層焊縫。
圖2中，1-碳鋼基層；2-不銹鋼復合層；4-基層焊縫。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明實施例作進一步說明參見圖1、2，以20鋼與0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼復合管為例，在圖中，碳鋼基層1為20鋼，壁厚3mm；不銹鋼復合層2為0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼，壁厚0.5mm；坡口角度70°；間隙2mm；過渡層焊縫3采用手工鎢極氬弧焊時，焊絲直徑為Φ2.0mm，采用手工電弧焊過渡層焊縫3時，焊條直徑為Φ2.5mm。
采用氬弧焊焊過渡層焊縫3，電弧焊焊基層焊縫4的方法，氬弧焊采用超低碳25-13型奧氏體不銹鋼焊絲，電弧焊焊基層焊縫4采用與基材相應的焊條，氬弧焊焊接過渡層時管道內充氬氣保護，從而使過渡層焊縫3能夠單面焊雙面成型。
采用電弧焊焊過渡層和基層的方法，過渡層焊縫3采用超低碳25-13型奧氏體不銹鋼焊條，基層焊縫4采用與基材相應的焊條。
首先對坡口進行機械加工，管線端面的平面度不超過0.5mm，加工好的坡口表面不能有裂紋、分層臺階、油污等雜質，并用磨光機清除管口內外邊緣處的毛刺使其達到光滑，管線對口時錯邊量不超過0.5mm。管口對好后沿焊縫管周均勻點焊三點定位，點焊長度20mm-30mm，焊接材料為相應的過渡層焊條或焊絲，采用焊條時焊接電流I為58A～67A，電壓U為25V～30V，采用焊絲時焊接電流I為60A～75A，電壓U為10V～14V。點焊處若有氣孔、裂紋必須清除干凈后重焊，經對點焊檢查、處理合格后進行管口滿焊，采用短弧連續(xù)焊接的方法，過渡層焊縫3的焊肉厚度約為碳鋼基層厚度的1/3左右。焊接完畢后，清理焊縫表面的熔渣并檢查焊縫表面有無裂紋等缺陷，檢查處理合格后，進行20鋼基層焊縫4的焊接，20鋼基層焊條選用Φ2.5mm或Φ3.2mm的與基材相應的焊條，最終形成基層焊縫4。
形成過渡層焊縫的焊條和焊絲的化學成份為

本發(fā)明在實際工程應用中獲得了成功，避免了常規(guī)焊接方法容易出現的氣孔、夾渣、未焊透等缺陷，大大提高了焊接質量，使焊接一次射線探傷合格率達到98％以上，并使過渡層焊縫獲得了與不銹鋼復合層一致的抗腐蝕性能，并且生產工藝簡便，已在有關單位的工程施工中投入應用并創(chuàng)造了顯著的經濟效益。
權利要求
1.一種超薄復合層低碳鋼—奧氏體不銹鋼復合管接頭的焊接方法，其特征在于，焊縫分為過渡層焊縫和基層焊縫兩次焊接而成，無單獨的不銹鋼復合層焊縫；低碳鋼基層焊縫的焊條采用與母材同質的低碳鋼焊條；包括以下步驟1)第一次焊接不銹鋼復合層以及不銹鋼復合層與低碳鋼基層之間的過渡層采用背部充氬保護的鎢極氬弧焊，或采用手工電弧焊；焊絲或焊條選用不銹鋼材質而形成過渡層焊縫；形成過渡層焊縫的焊條和焊絲的化學成份重量百分比為(％)
2)過渡層焊縫形成后，第二次采用手工電弧焊焊接低碳鋼基層，焊條選用低碳鋼材質而形成基層焊縫。
2.如權利要求1所述的超薄復合層低碳鋼—奧氏體不銹鋼復合管接頭的焊接方法，其特征在于，第一次焊接采用氬弧焊焊接不銹鋼復合層以及不銹鋼復合層與低碳鋼基層之間的過渡層時，管道內充氬氣保護，使過渡層焊縫能夠單面焊雙面成型。
3.如權利要求1所述的超薄復合層低碳鋼—奧氏體不銹鋼復合管接頭的焊接方法，其特征在于，第一次焊接采用采用手工電弧焊或鎢極氬弧焊焊接不銹鋼復合層以及不銹鋼復合層與低碳鋼基層之間的過渡層時，過渡層焊縫的焊肉厚度包括整個復合層并到達基層厚度的1/3；在焊完過渡層后，清理焊縫表面及溝槽中的焊渣、飛濺物，并檢查焊縫表面質量，無裂紋、凸凹缺陷后再進行碳鋼基層焊縫的焊接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超薄不銹鋼復合層的低碳鋼－奧氏體不銹鋼復合管的焊接方法，其特點是，將焊縫分為過渡層焊縫和基層焊縫兩次焊接而成，無單獨的不銹鋼復合層焊縫；低碳鋼基層焊縫的焊條采用與母材同質的低碳鋼焊條；第一次焊接不銹鋼復合層以及不銹鋼復合層與低碳鋼基層之間的過渡層采用背部充氬保護的鎢極氬弧焊，或采用手工電弧焊；焊絲或焊條選用不銹鋼材質而形成過渡層焊縫；過渡層焊縫形成后，第二次采用手工電弧焊焊接低碳鋼基層，焊條選用低碳鋼材質而形成基層焊縫。本發(fā)明在過渡層焊接材料成分選擇上的獨特之處是超低碳，并從焊接工藝、焊接材料以及工程施工操作規(guī)程上對此類復合管的焊接進行了規(guī)定，并已成功應用于工程實踐。
文檔編號B23K9/028GK1546267SQ200310118960
公開日2004年11月17日 申請日期2003年12月8日 優(yōu)先權日2003年12月8日
發(fā)明者薛錦, 張燕飛, 潘希德, 郭霖, 王能利, 潘建新, 王裕文, 錦 薛 申請人:西安交通大學, 西安向陽航天材料股份有限公司