一種基于釩/銅固溶過渡連接的含鈦金屬層/管線鋼層復(fù)合板焊接工藝的制作方法
【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)及一種含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板的焊接工 乙。
【背景技術(shù)】：
[0002] 含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合材料綜合了鐵及鐵合金材料卓越的耐蝕性、輕質(zhì)性和 管線鋼材優(yōu)良的力學(xué)性能，并能顯著降低原料成本，而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械化工、海水淡化、 真空蒸發(fā)、電廠脫硫和油氣儲(chǔ)運(yùn)等領(lǐng)域。普通管線鋼材料在上述使用場(chǎng)合長(zhǎng)時(shí)間服役，極易 受輸送介質(zhì)中高腐蝕性成分（如S02、H2S、C1、C〇2等）作用在管道內(nèi)壁形成點(diǎn)狀腐蝕坑、硫 化物應(yīng)力腐蝕開裂和氨致開裂等，使輸送管道存在嚴(yán)重安全隱患并處于危險(xiǎn)之中，一旦發(fā) 生不安全事故，將造成無法估量的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境破壞。因此，更安全、更環(huán)保、更經(jīng)濟(jì)的輸 送管道建設(shè)無疑對(duì)管道的耐腐蝕性、可靠性、和經(jīng)濟(jì)性提出了更高要求，也將成為未來管道 開發(fā)的前沿方向。而含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板材的焊接和應(yīng)用將能有效解決抗腐蝕問 題，能達(dá)到安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)。
[0003] 由于鐵具有較高化學(xué)活性，在焊接過程中容易吸收有害氣體（0，N和H)，并與鋼中 各元素冶金作用產(chǎn)生脆硬的金屬間化合物相燈iyFe,，化Jiy和易碎的TiC)，導(dǎo)致焊縫出現(xiàn) 較低的力學(xué)性能（包括抗拉強(qiáng)度、延展性和塑初性等）和不穩(wěn)定的組織特征。眾所周知，由 于鐵和鋼的冶金不相容性，直接烙焊對(duì)于鐵/鋼的焊接是不可行的。因此，采用中間過渡材 料來避免易碎和脆硬金屬間化合物的產(chǎn)生是一種有效方法。從冶金作用產(chǎn)物考慮，V是唯 一能與Ti和化都能形成固溶體，而非金屬間化合物的金屬元素，但其易與鋼中的C等元素 形成硬脆的VC，因此，將其作為過渡層靠近Ti，阻隔Ti與鋼中的化作用，生成脆硬金屬間 化合物相。而Cu是非碳化物形成元素，能與V及鋼中各元素形成固溶體，而非金屬間化合 物。化作為過渡層材料可W阻隔V與鋼中的C相遇，靠近基層鋼。下表1給出了Ti、V、化 和化的物理、化學(xué)特性。由于4種元素物理、化學(xué)特性差異顯著，故而對(duì)焊接過程各層烙覆 量控制和焊接參數(shù)匹配提出了挑戰(zhàn)。因此，本發(fā)明對(duì)上述問題的解決將更有優(yōu)勢(shì)，且效能俱 佳。
[0004]表1烙敷填充金屬的物理化學(xué)特性
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題：提供一種基于饑/銅固溶過渡連接的含鐵金屬層/管線 鋼層復(fù)合板焊接工藝，通過對(duì)復(fù)合板焊接坡口形式、角度及尺寸的精細(xì)設(shè)計(jì)和化、V過渡填 充金屬烙覆量及成形的有效控制，使過渡層起到很好的阻隔作用，避免層間脆硬金屬間化 合物化Fey,化;Tiy和TiC等的產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)了含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板的有效對(duì)焊 連接并保證焊縫具有可靠的焊接質(zhì)量和優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。
[000引本發(fā)明采用的技術(shù)方案：一種基于饑/銅固溶過渡連接的含鐵金屬層/管線鋼層 復(fù)合板焊接工藝，包含下述步驟：
[0009] 1)所述含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板是由工業(yè)純鐵及鐵合金和油氣輸送用管線 鋼經(jīng)過爆炸+社制工藝制備而成，所述爆炸+社制含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板的一面為 性能優(yōu)越的工業(yè)純鐵及鐵合金層，另一面為具有優(yōu)良低溫初性的油氣輸送用管線鋼層。
[0010] 2)所述工業(yè)純鐵及鐵合金層和管線鋼層W爆炸+熱社方式復(fù)合連接在一起，且鐵 及鐵合金層和管線鋼層之間為冶金結(jié)合。
[0011] 3)所述工業(yè)純鐵及鐵合金層厚度為l-3mm。
[0012] 4)所述鐵及鐵合金層可W由TA1、TA2、TA3、TA4、TA5、TA6、TA7、TA8、TA8-1、TA9、 TA9-1、TA10、TA11、TA15、TA17、TA18、TC1、TC2、TC3、TC4、TC4ELI等材料構(gòu)成。
[0013] 5)所述管線鋼層可W由X52管線鋼、X60管線鋼、X65管線鋼、X70管線鋼X80管 線鋼、X90管線鋼或XlOO管線鋼等材料構(gòu)成。
[0014] 6)所述含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板采用"U+V"復(fù)合型坡口設(shè)計(jì)，鐵及鐵合金層 一側(cè)"U"型坡口深度為4-5臟，管線鋼層一側(cè)"V"型坡口深度為ll-20mm。
[0015] 7)所述鐵及鐵合金層一側(cè)"U"型坡口底部為圓弧過渡且深度大于鐵及鐵合金層 厚度，管線鋼層一側(cè)"V"型坡口角度為60-70°，上下兩坡口相交于管線鋼側(cè)。
[0016] 8)所述含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板完成坡口加工后，對(duì)組對(duì)好的一對(duì)復(fù)合板從 碳鋼側(cè)進(jìn)行每隔500mm長(zhǎng)定位點(diǎn)焊，完成定位點(diǎn)焊后保證試板坡口間有0. 8-1. 5mm寬的間 隙。
[0017] 9)所述含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板管線鋼層一側(cè)采用MG焊接方法，焊接過程 背面"U"型坡口通惰性氣體保護(hù)。
[0018] 10)所述含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板完成管線鋼層一側(cè)焊接后空冷至室溫，對(duì) 鐵及鐵合金層一側(cè)坡口進(jìn)行拋光并用丙酬和乙醇進(jìn)行清洗且迅速吹干。
[0019] 11)所述含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板，過渡金屬化采用MIG焊接方法，烙敷金屬 層厚度要求與鐵/鋼爆炸接合面平齊或超出0-0. 3mm。
[0020] 12)所述含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板，在完成化焊接后對(duì)坡口內(nèi)鐵層進(jìn)行去化 處理，然后采用TIG焊接V過渡層，烙敷金屬層厚度要求為0-0. 3mm且完全覆蓋于化層之 上。
[0021] 13)所述含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板，在完成V焊接后對(duì)坡口進(jìn)行清理，保證坡 口內(nèi)外附近無油污、雜物，然后采用TIG焊接Ti填充和蓋面，化、V和Ti層的焊接均采用惰 性氣體焊縫區(qū)保護(hù)。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比通過對(duì)焊接坡口形式、角度及尺寸的精細(xì)設(shè)計(jì)和化、V過 渡填充金屬烙覆量及成形的有效控制，使過渡層起到很好的阻隔作用，避免層間脆硬金屬 間化合物TiJey，化Jiy和TiC等的產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板的有效對(duì) 焊鏈接并使焊縫具有可靠焊接質(zhì)量和優(yōu)良綜合力學(xué)性能。本發(fā)明具有很高的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說明】：
[0023]圖1為本發(fā)明含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板焊接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明的含鐵金屬層/管線鋼層復(fù)合板焊縫結(jié)構(gòu)示意圖；
[00巧]其中：1為管線鋼層；2為含鐵金屬層；3為管線鋼焊縫；4化過渡層；5V過渡層； 6Ti焊縫。