一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構及其焊接方法與流程

本發明涉及煤化工超長廢熱鍋爐中復合管拼接焊接技術領域，特別是涉及一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構及其焊接方法。

背景技術：

在煤化工等領域，節能減排技術研究日益增多，急冷鍋爐是回收熱能工作中應用最普遍、最多的一種技術裝備，對新型結構急冷鍋爐的研究與推廣使用，將對能源節約起極為重要的作用。

隨著煤化工裝置向大型化方向發展，要求裝置中的關鍵設備廢熱鍋爐必須往大型化、超長化方向發展。在煤化工等領域中，裝置運行壓力等級高且工況惡劣，廢熱鍋爐設備制造所用管為具有耐腐蝕和高強度的復合管。目前，國內廠家只能制造小于10m長的復合管，無法滿足廢熱鍋爐必須往大型化、超長化方向發展趨勢。因此，研制超長廢熱鍋爐的復合管需采取拼接方式制造。

廢熱鍋爐中復合管具有直徑小且長度長等特點。目前常規的復合管拼接采用v型外坡口，焊材采用單一的與復層相當焊材。常規的焊接接頭結構及工藝存在以下不足：①焊縫與母材為異種鋼。異種材料焊接接頭線膨脹系數差別較大容易引起熱應力，從而易使接頭產生裂紋。②異種鋼焊接接頭金相組織與母材不同，由于金相組織變化以及產生新的金相組織或化合物，可使焊接接頭性能惡化。③異種材料焊接熔合區和熱影響區間出現一個碳遷移擴散層和馬氏體脆性層的熔合過渡區，熔合過渡區力學性能明顯低于母材。

常規的焊接接頭結構及工藝方法存在諸多不足之處，焊接質量得不到保證。如何得到高質量的復合管拼接焊接接頭是廢熱鍋爐制造的關鍵突破點。

技術實現要素：

本發明的目的之一在于針對現有技術中的不足之處而提供一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構，該實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構不但能夠實現復合管等強度拼接，而且焊接接頭消除了異種材料焊接引起的金相組織變化和熔合區碳遷移擴散層等不利因素。

本發明的目的之二在于針對現有技術中的不足之處而提供一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接方法，該實現金屬復合管等強度拼接的焊接方法不但能夠實現復合管等強度拼接，而且焊接接頭消除了異種材料焊接引起的金相組織變化和熔合區碳遷移擴散層等不利因素。

為達到上述目的之一，本發明通過以下技術方案來實現。

提供一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構，包括拼縫采用對接形式拼接的復合管基層和復合管復層，所述復合管基層的金屬材料型號為sa-213t12、sa-213t11或13crmo4-5，所述復合管復層的金屬材料型號為unsn8800、unsn08825或unsn06625，所述焊接結構設置有坡口，所述坡口貫穿所述復合管基層并延伸至所述復合管復層，所述坡口設置為“u”型坡口，所述“u”型坡口的開口寬度大于底部寬度。

為達到上述目的之二，本發明通過以下技術方案來實現。

提供一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構的焊接方法，它包括以下步驟：

步驟一，復層打底焊：采用與所述復合管復層的金屬材料unsn8800、unsn08825或unsn06625相對應的焊材，并進行鎢極氬弧焊；

步驟二，過渡層焊接：采用與所述復合管基層的金屬材料相對應的焊材，并進行旋轉電弧焊接；

步驟三，基層焊接：采用與所述復合管基層的金屬材料相對應的焊材進行焊接。

上述技術方案中，所述步驟一的復層打底焊步驟中，所述焊材為ernicr-3焊材或ernicrmo-3焊材。

上述技術方案中，所述步驟一的復層打底焊步驟中，所述鎢極氬弧焊的焊接電流為100a～150a，電弧電壓為10v～15v，并設置焊接正面氣體流量為9l/min~15l/min，焊接背面氣體流量為8l/min~20l/min，焊接的電源極性為正極。

上述技術方案中，所述步驟二的過渡層焊接步驟中，所述焊材為er7018-b2l焊材、er70s-g焊材、er7018-b2焊材或er70s-6焊材。

上述技術方案中，所述步驟二的過渡層焊接步驟中，所述旋轉電弧焊接的焊接電流為100a～160a，電弧電壓為10v～15v，并設置焊接正面氣體流量為9l/min~15l/min，焊接的電源極性為正極。

上述技術方案中，所述步驟三的基層焊接步驟中，所述焊材為er8018-b2焊材或er80s-g焊材。

上述技術方案中，所述步驟三的基層焊接步驟中，所述焊接的焊接電流為100a～160a，電弧電壓為10v～15v，并設置焊接正面氣體流量為9l/min~15l/min，焊接的電源極性為正極。

上述技術方案中，所述步驟一、步驟二和步驟三所采用的焊材的直徑均為1.0mm~2.4mm。

本發明的有益效果：

（1）本發明提供的一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構，由于復合管基層的金屬材料型號為sa-213t12、sa-213t11或13crmo4-5，復合管復層的金屬材料型號為unsn8800、unsn08825或unsn06625，且坡口貫穿復合管基層并延伸至復合管復層，坡口設置為“u”型坡口，“u”型坡口的開口寬度大于底部寬度，因此，該“u”型坡口能保證單面焊雙面成型且焊縫背面余高與母材基本平齊，并且，該實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構能夠實現復合管等強度拼接，而且焊接接頭消除了異種材料焊接引起的金相組織變化和熔合區碳遷移擴散層等不利因素，并能避免異種鋼焊接接頭處于經受高溫等惡劣工況時發生失效，有效延長廢鍋的運行周期。

（2）本發明提供的一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構的焊接方法，由于步驟一復層打底焊采用與復合管復層的金屬材料unsn8800、unsn08825或unsn06625相對應的焊材，并進行鎢極氬弧焊，因此能保證復合管復層的耐腐蝕性能好；由于步驟二過渡層焊接采用與復合管基層的金屬材料相對應的焊材，并進行旋轉電弧焊接，且由于旋轉電弧具有熔敷金屬稀釋率低、焊道熔深淺特點，能保證過渡層焊接接頭的性能；由于步驟三基層焊接采用與復合管基層的金屬材料相對應的焊材進行焊接，且基層焊接與過渡層焊接具有相同的金相組織，能保證焊接接頭的力學性能。因而，由于復合管復層采用與復合管復層相對應的焊材，復合管基層采用與復合管基層相對應的焊材，因此，與現有技術相比，能夠實現復合管等強度拼接，而且焊接接頭消除了異種材料焊接引起的金相組織變化和熔合區碳遷移擴散層等不利因素，并能避免異種鋼焊接接頭處于經受高溫等惡劣工況時發生失效，有效延長廢鍋的運行周期。

（3）本發明提供的一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構的焊接方法，具有方法簡單，生產成本低，并能夠適用于大規模生產的特點。

附圖說明

圖1是本發明的一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構的結構示意圖。

圖2是本發明的一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構的焊接方法中焊接接頭的結構示意圖。

在圖1和圖2中包括有：

復合管基層1；

復合管復層2；

坡口3、開口31、底部32；

復層打底焊接頭4；

過渡層焊接接頭5；

基層焊接接頭6。

具體實施方式

為了使本發明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖和實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例1。

本實施例的一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構，如圖1所示，包括拼縫采用對接形式拼接的復合管基層1和復合管復層2，復合管基層1的金屬材料型號為sa-213t12、sa-213t11或13crmo4-5，復合管復層2的金屬材料型號為unsn8800、unsn08825或unsn06625，焊接結構設置有坡口3，坡口3貫穿復合管基層1并延伸至復合管復層2，坡口3設置為“u”型坡口3，“u”型坡口3的開口31寬度大于底部32寬度。該“u”型坡口3能保證單面焊雙面成型且焊縫背面余高與母材基本平齊，并且，該實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構能夠實現復合管等強度拼接，而且焊接接頭消除了異種材料焊接引起的金相組織變化和熔合區碳遷移擴散層等不利因素，并能避免異種鋼焊接接頭處于經受高溫等惡劣工況時發生失效，有效延長廢鍋的運行周期。

實施例2。

本實施例的一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構的焊接方法，它包括以下步驟，其中，焊接接頭的結構示意圖如圖2所示：

步驟一，復層打底焊：采用與復合管復層2的金屬材料unsn8800、unsn08825或unsn06625相對應的焊材，并進行鎢極氬弧焊；其中，焊材為ernicr-3焊材或ernicrmo-3焊材；其中，鎢極氬弧焊的焊接電流為60a～150a，電弧電壓為10v～15v，并設置焊接正面氣體流量為9l/min~15l/min，焊接背面氣體流量為8l/min~20l/min，焊接的電源極性為正極；

步驟二，過渡層焊接：采用與所述復合管基層的金屬材料相對應的焊材，并進行旋轉電弧焊接；其中，焊材為er7018-b2l焊材、er7018-b2焊材或er70s-6焊材；其中，旋轉電弧焊接的焊接電流為60a～160a，電弧電壓為10v～15v，并設置焊接正面氣體流量為9l/min~15l/min，焊接的電源極性為正極；

步驟三，基層焊接：采用與所述復合管基層的金屬材料相對應的焊材進行焊接；其中，焊材為er8018-b2焊材；其中，焊接的焊接電流為60a～160a，電弧電壓為10v～15v，并設置焊接正面氣體流量為9l/min~15l/min，焊接的電源極性為正極。

其中，步驟一、步驟二和步驟三所采用的焊材的直徑均為1.0mm~2.4mm。

本實施例2的一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構的焊接方法的具體工藝見表1所示。

表1實施例2的復合管的焊接工藝

實施例3。

本實施例的一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構的焊接方法，它包括以下步驟，其中，焊接接頭的結構示意圖如圖2所示：

步驟一，復層打底焊：采用與復合管復層2的金屬材料unsn8800相對應的焊材，并進行鎢極氬弧焊；其中，焊材為ernicr-3焊材；其中，鎢極氬弧焊的焊接電流為60a～150a，電弧電壓為10v～15v，并設置焊接正面氣體流量為9l/min~15l/min，焊接背面氣體流量為8l/min~20l/min，焊接的電源極性為正極；

步驟二，過渡層焊接：采用與所述復合管基層的金屬材料相對應的焊材，并進行旋轉電弧焊接；其中，焊材為er70s-g焊材；其中，旋轉電弧焊接的焊接電流為60a～160a，電弧電壓為10v～15v，并設置焊接正面氣體流量為9l/min~15l/min，焊接的電源極性為正極；

步驟三，基層焊接：采用與所述復合管基層的金屬材料相對應的焊材進行焊接；其中，焊材為er80s-g焊材；其中，焊接的焊接電流為60a～160a，電弧電壓為10v～15v，并設置焊接正面氣體流量為9l/min~15l/min，焊接的電源極性為正極。

其中，步驟一、步驟二和步驟三所采用的焊材的直徑均為1.2mm~2.4mm。

本實施例3的一種實現金屬復合管等強度拼接的焊接結構的焊接方法的具體工藝見表2所示。

表2實施例3的復合管的焊接工藝

最后應當說明的是，以上實施例僅用于說明本發明的技術方案而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。