一種雙金屬冶金復合管焊接方法
【專利說明】一種雙金屬冶金復合管焊接方法 【技術領域】
[0001] 本發明涉及焊接技術領域，特別涉及一種雙金屬冶金復合管焊接方法。 【【背景技術】】
[0002] 國內關于復合管的研究，主要集中在小口徑復合管方面，并且以通過擴徑、爆炸復 合等為主要手段。通過擴徑、爆炸復合等手段的復合管在管道性能和壽命方面存在一定的 缺陷。采用冶金結合的層狀復合板為原料，通過冷成型后焊接的工藝制造層狀雙金屬復合 管，是一種靈活、高效、低成本的方法。它先將兩種不同材質的板坯用超大功率熱乳機進行 熱復合，然后用U0或JC0工藝卷成管坯，再進行縱縫焊接。相對于擴徑復合管和爆炸復合 管，采用焊接工藝制備的層狀雙金屬復合管，在二次成型加工、焊接及管體性能方面具有其 它工藝制造的復合管難以達到的優越性。盡管采用大功率熱乳機復合板U0或JC0工藝卷 成管坯縱縫焊接方式制造復合管的方案有其優越性，但復合管復層和基層的不同材料屬性 也給焊接成型方法帶來了新的問題。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性 能和耐腐蝕性能下降等都是阻礙雙金屬復合管的焊接成型問題。 【
【發明內容】
】
[0003] 本發明的目的在于提供一種雙金屬冶金復合管焊接方法，以解決上述技術問題。
[0004] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：
[0005] -種雙金屬冶金復合管焊接方法，包括以下步驟：
[0006] 1)將DSS2205-X65雙金屬復合板采用對接方式，開去X型坡口；
[0007] 2)采用MAG從外側在X型坡口的中心進行施焊，形成第一外側基層焊縫；
[0008] 3)采用MAG從外側在第一外側基層焊縫上進行施焊，形成第二外側基層焊縫；
[0009] 4)采用MAG從內側在X型坡口的中心進行施焊，形成內側基層焊縫；
[0010] 5)采用MAG從內側在內側基層焊縫上進行施焊，形成過渡層焊縫；
[0011] 6)采用MAG從內側在過渡層焊縫上施焊，填滿復層坡口，形成復層焊縫。
[0012] 進一步的，DSS2205-X65雙金屬復合板為雙相不銹鋼2205為復層、管線鋼X65為 基層通過爆炸焊獲得。
[0013] 進一步的，DSS2205的厚度為2mm，X65的厚度為16mm。
[0014] 進一步的，DSS2205-X65雙金屬復合板的長寬尺寸為500mmX200mm。
[0015] 進一步的，步驟2)至步驟6)中各焊縫具體的焊接工藝參數為：
[0016]
[0017] 進一步的，步驟6)中具體采用MAG從內側在過渡層焊縫上施焊，形成復層焊縫；完 成整個復合管的焊接。
[0018] 進一步的，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] 相對于現有技術，本發明具有以下有益效果：
[0020] 本發明研究出一種針對以雙相不銹鋼2205為復層、管線鋼X65為基層的雙金屬 復合板通過JC0E法成型后的自動化縱縫焊接方法，實現了大口徑SS2205-X65雙金屬復合 管的大規模工業化生產。本發明為了保證復合管不因焊接過程而失去復層原有的耐蝕性， 采用在復層和基層焊縫間添加過渡層的方法進行焊接，使整個接頭焊縫具有良好的組織與 性能，從而保證了接頭能同時滿足強度及耐蝕性的要求，經過試驗驗證，接頭強度達到了 670MPa，超過了母材復合板的613MPa。
[0021] 本發明通過焊接方法及焊接材料的合理選擇，同時輔之以合理的焊接工藝，控制 焊縫的化學成分和組織。分別進行復層，過渡層和基層的焊接，重點解決了高效工業自動化 焊接復合管縱縫的問題，實現了SS2205-X65雙金屬復合管高效的自動化生產。 【【附圖說明】】
[0022] 圖1為復合板對接坡口設計及其具體尺寸示意圖；
[0023] 圖2為復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)為第一外側基層焊縫正面視圖；圖4(b)為第一外側基層焊縫背面視圖；
[0026] 圖5(a)為第二外側基層焊縫正面視圖；圖5 (b)為第二外側基層焊縫背面視圖；
[0027] 圖6(a)為復合管內側焊縫成型情況視圖；圖6(b)為圖6(a)的局部放大視圖。 【【具體實施方式】】
[0028] 本發明一種雙金屬冶金復合管焊接方法，包括以下步驟：
[0029] 1)將DSS2205-X65雙金屬復合板采用對接方式，開去X型坡口；
[0030] 2)采用MAG從外側在X型坡口的中心進行施焊，形成第一外側基層焊縫1;
[0031] 3)采用MAG從外側在第一外側基層焊縫1上進行施焊，形成第二外側基層焊縫2;
[0032] 4)采用MAG從內側在X型坡口的中心進行施焊，形成內側基層焊縫3 ;
[0033] 5)采用MAG從內側在內側基層焊縫3上進行施焊，形成過渡層焊縫4;
[0034] 6)采用MAG從內側在過渡層焊縫4上施焊，形成復層焊縫5 ;完成整個復合管的焊 接。
[0035] 請參閱圖1所示，本實施例中以雙相不銹鋼2205為復層（以下簡稱DSS2205)、管 線鋼X65(以下簡稱X65)為基層的雙金屬復合板通過JC0E法成型后的自動化縱縫焊接方 法，實現了大口徑DSS2205-X65雙金屬復合管的大規模工業化生產的目的為例。
[0036] 請參閱圖1所述，DSS2205的厚度為2mm，X65的厚度為16mm;SS2205與X65間的 坡口設計為X型坡口，焊接時分別從管壁的內外兩側實現復合管的縱縫焊接成型。依據所 具備的設備條件，可調整圖1中d和e的大小，對基層兩側通過SAW或者MIG實現連接，再 以MAG焊接方式焊接過渡層和復層。
[0037] 本實施例中采用的復合板尺寸為500mmX200mm，采用對接方式，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 外側施焊的第一外側基層焊縫1、第二外側基層焊縫2以及從內測施焊的內側基層焊縫3， 復層一側焊縫包括過渡層焊縫4和兩道復層焊縫5。具體的焊接工藝參數如表1所示。
[0038] 表1復合板X型坡口焊接工藝參數表
[0039]
[0040] 接頭成型情況：圖4至6分別是本發明試板中焊縫的成型情況照片，圖4為從復 合板外側實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合板 外側施焊的第一道焊縫正面成型良好，焊縫光滑，沒有出現飛濺、咬邊等缺陷，焊縫厚度約 為外側坡口深度的一半，從背面來看，焊縫金屬略微向下突出預留的2mm對接間隙范圍，但 整條焊縫背面成型均勻光滑，從背部施焊時可以不必清根。圖5(a)為復合板外側實施焊接 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，第二道焊縫已經完全將剩余坡口填滿，焊縫成型良好，無飛濺和咬邊等缺陷。圖5(b)為 從復合板內側依次焊接完成內側基層1、過渡層和復層之后的焊縫形貌。圖6(b)為從復合 板內側部分內側基層1、過渡層和復層焊縫的宏觀形貌圖，從圖中可以看出無論是內側基層 1、過渡層還是復層焊縫的成型都較好，焊縫平整光滑，無明顯缺陷。
[0041] 本發明中，過渡層和復層焊接采用MAG;采用ER2209焊絲可以實現過渡層的良好 焊接成型；以Ar+3%N2(N2占保護氣體總體積的3%)作為保護，ER2209作為填充材料來焊 接復層，從組織和力學性能上分析表明，得到的復層焊縫具有可靠的性能特征。
[0042] 本發明中，焊接時接頭復層和過渡層所采用的填充材料是雙向不銹鋼焊絲，對于 雙相不銹鋼而言在焊接過程中如果冷卻速度太大就會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，一般不會出現脆性相。
[0043] 現有技術中，合金元素的迀移是指在焊接復層焊縫如果所采用的焊接電流太大會 導致復合管基層金屬或者基層焊縫熔化，使其基層金屬對復層金屬造成稀釋或者破壞，從 而影響復合管復層金屬的耐腐蝕性能，本發明中提到的過渡層焊縫的作用就在于此，把基 層焊縫和復層焊縫隔開，同時在焊接復層焊縫是也要保證采用較小的焊接工藝參數，焊接 電流和電壓不易過大，使復層焊縫剛好能夠填滿復層坡口即可。
【主權項】
1. 一種雙金屬冶金復合管焊接方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將DSS2205-X65雙金屬復合板采用對接方式，開去X型坡口； 2) 采用MAG從外側在X型坡口的中心進行施焊，形成第一外側基層焊縫（1); 3) 采用MAG從外側在第一外側基層焊縫上進行施焊，形成第二外側基層焊縫（2); 4) 采用MAG從內側在X型坡口的中心進行施焊，形成內偵_層焊縫（3); 5) 采用MAG從內側在內側基層焊縫上進行施焊，形成過渡層焊縫（4); 6) 采用MAG從內側在過渡層焊縫上施焊，填滿復層坡口，形成復層焊縫（5)。2. 根據權利要求1所述的一種雙金屬冶金復合管焊接方法，其特征在于，DSS2205-X65 雙金屬復合板為雙相不銹鋼2205為復層、管線鋼X65為基層通過爆炸焊的方法獲得。3. 根據權利要求2所述的一種雙金屬冶金復合管焊接方法，其特征在于，DSS2205的厚 度為2mm，X65的厚度為16mm。4. 根據權利要求2所述的一種雙金屬冶金復合管焊接方法，其特征在于，DSS2205-X65 雙金屬復合板的長寬尺寸為500mmX200mm。5. 根據權利要求1所述的一種雙金屬冶金復合管焊接方法，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為：6. 根據權利要求1所述的一種雙金屬冶金復合管焊接方法，其特征在于，步驟6)中具 體采用MAG從內側在過渡層焊縫上施焊，形成復層焊縫；完成整個復合管的焊接。7. 根據權利要求1所述的一種雙金屬冶金復合管焊接方法，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】本發明公開一種雙金屬冶金復合管焊接方法，包括：1)將SS2205-X65雙金屬復合板采用對接方式，開去X型坡口；2)采用MAG從外側在X型坡口的中心進行施焊，形成第一外側基層焊縫；3)采用MAG從外側在第一外側基層焊縫上進行施焊，形成第二外側基層焊縫；4)采用MAG從內側在X型坡口的中心進行施焊，形成內側基層焊縫；5)采用MAG從內側在內側基層焊縫上進行施焊，形成過渡層焊縫；6)采用MAG從內側在過渡層焊縫上施焊，形成復層焊縫。本發明通過焊接方法、焊接材料、焊接工藝的合理選擇，控制焊縫的化學成分和組織，分別進行復層，過渡層和基層的焊接，實現了DSS2205-X65雙金屬復合管高效的自動化生產。
【IPC分類】B23K9/235, B23K103/02, B23K101/06, B23K9/167
【公開號】CN105252116
【申請號】CN201510654595
【發明人】張建勛, 李振崗, 王劍龍, 茍寧年, 李瑞娟
【申請人】西安交通大學
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年10月10日