用于复合板对接焊的焊接工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种焊接工艺方法，尤其是公开了一种用于复合板对接焊的焊接工艺方法。既能保证复合板对接焊缝的机械性能，又能满足焊缝防腐要求的用于复合板对接焊的焊接工艺方法。所述的焊接工艺方法采用焊前分别对复合板的复合层和基层倒能使在焊接基层或复合层时，其它部分的金属不会熔合到焊缝金属中的焊接坡口，并且在过渡层的焊接时选用主要合金含量比复合层的主要合金含量高的焊接材料，然后在焊接过程中，焊接过渡层时，先焊基层或复合层的根部再焊过渡层的过渡部分，并且在焊接参数的选择上，焊接电流选焊材料说明书规定的上限值，焊接电压和焊接速选择焊接材料说明书规定的下限值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种焊接工艺方法，尤其是涉及一种用于复合板对接焊的焊接工艺方 法。
技术介绍
以白铜复合材料、不锈钢复合材料为代表的复合板，主要用于石化、海水工程中的 耐腐蚀设备和管道中。这些复合材料基本上都是由基层和复合层组成，基层一般由低碳钢 或低合金钢构成，它主要满足设备在使用中的强度和刚度要求，复合层材料取决于腐蚀介 质，在石化、海水工程中选用主要成分为铜镍合金的白铜或不锈钢等材料，以满足设备的耐 腐蚀性要求。复合层厚度一般为材料总厚度的10-20%，如果在同种耐腐蚀介质中使用单纯 的白铜管、不锈钢管，则整个工程造价非常昂贵，而使用复合材料，既能满足使用性能的需 要，而费用又可以降低一半以上，但是使用复合材料，焊接质量能否保证设计所需要的力学 性能和抗腐蚀性能就显得至关重要。而目前在行业内部，对以白铜复合材料、不锈钢复合材料为代表的复合板的焊接 均很少涉及，尤其是白铜复合管的对接焊接更是从来没有涉及到过。我们知道，复合材料的 复合层和基层由于它们的物理性能、化学性能差异很大，使用的目的也不相同，为了保证复 合材料焊后满足设计的综合性能，基层和基层的连接焊缝必须保证等强度的原则，即力学 性能必须满足设计的要求，复合层与复合层的连接缝必须保证耐腐蚀性的需要，即化学性 能必须与之匹配。基层与基层、复合层与复合层之间的焊接，为同种金属焊接，其焊接工艺 方法较为简单，关键问题是基层与复合层界面处的焊接即过渡层的焊接。由于电弧高温作 用下，熔池液体金属由被熔化的基层材料、复层材料和焊丝三部分组成，并按熔合比确定， 加之三种材料在物理性能、化学性能、焊接冶金特征上均存在很大的差异，高温下合金组元 相互间渗透、扩散、稀释，在白铜复合板过渡层焊缝中，铜渗到钢晶粒之间，产生热应力，焊 缝产生热裂纹，而在白铜复合层焊接时，由于过渡层里存在富铁带，而导致铁、碳合金渗透 到复层，破坏复层的耐腐蚀性能；在不锈钢复合层焊接时，由于稀释和扩散，焊缝金属将形 成脆性马氏体组织，降低焊缝的塑性，并有可能出现裂纹。为了将上述复合板应用到生产中，研究开发一套既能保证复合板焊接后机械性 能，又能满足防腐要求的复合板对接的焊接工艺方法就显得十分重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种既能保证复合板对接焊缝的机械性能， 又能满足焊缝防腐要求的。为解决上述技术问题所采用的技术方案是， 包括以下步骤，a、对相互对接的复合板的基层和复合层分别倒焊接坡口 ；b、复合板对接装配；c、焊接操作，包括以下步骤，1)、先焊接第一层焊缝；2)、再焊接过渡层焊缝，焊接材料采用主要合金元素的含量比复合层材料的主要 合金元素的含量高的焊接材料，焊接电流取焊接材料使用说明书规定的下限值、焊接电压 和焊接速度分别取焊接材料使用说明书规定的上限值；3)、最后焊接第三层焊缝。进一步的是，在对相互对接的复合板的基层和复合层倒焊接坡口时，基层倒单面V 型或U型坡口 ；复合层相对于基层对接边伸出2 3mm;采用单面焊接法，第一层为复合层， 第三层为基层；复合层采用与被焊接母材金属的力学性能和化学性能相匹配的焊接材料， 基层采用镍基焊材。上述方案的优选方式是，采用单面焊接法焊接第一层时，背面复合层根部焊道充 有保护气。进一步的是，在对相互对接的复合板的基层和复合层倒焊接坡口时，基层倒单面V 型或U型坡口 ；复合层相对于基层对接边缘缩进2 3mm时，采用双面焊接法，第一层为基 层，第三层为复合层；基层、复合层采用与被焊接母材金属的力学性能和化学性能相匹配的 焊接材料。。进一步的是，在对复合板的基层和复合层倒焊接坡口时，基层和复合层整体倒双 面K型坡口 ；采用双面焊接法，第一层为基层，第三层为复合层；基层、复合层采用与被焊接 母材金属的力学性能和化学性能相匹配的焊接材料。。上述方案的优选方式是，在焊接完第一层焊缝之后，焊接过渡层焊缝之前，先对基 层根部进行清根处理，再焊接过渡层焊缝。进一步的是，过渡层和复合层焊接时，其层间温度要小于150°C，焊接电流取焊接 材料使用说明书规定的下限值、焊接电压和焊接速度取焊接材料使用说明书规定的上限值。本专利技术的有益效果是通过对相互对接的复合板的基层和复合层分别倒焊接坡 口，保证在分别焊接基层和复合层时，其它部分的金属元素尽量少甚至不会熔合到焊接部 分的焊缝金属中。在对过渡层进行焊接操作时，焊接材料选用主要合金元素含量比复合层 材料的主要合金元素含量高一个等级的焊接材料，既满足了基层材料与复合层材料兼容的 焊接性能要求，又确保了铁基元素的相互渗透在这一层焊缝金属中达到饱和，保证了基层 和复合层焊缝金属的单一性，使复合层的防腐性得到保证，基层的机械性得到保证；焊接参 数尽量采用较小的线输入能量，使焊接熔池尽可能的最小，从而避免了高温下合金组元相 互间的渗透、扩散和稀释，从而保证了焊缝的机械性能。附图说明图1 图4为本专利技术涉及到的复合板对接的对接坡口形式结构示意图；图5 图7为本专利技术涉及到的复各板对接的对接焊缝的熔合剖视图。图中标记为基层1、复合层2、复合层根部21、过渡层3、根部31、过渡部分32。具体实施例方式如图1至图7所示是本专利技术提供的一种既能保证复合板对接焊缝的机械性能，又能 满足焊缝防腐要求的，所述焊接工艺方法包括以下步骤，a、对相互对接的复合板的基层1和复合层2分别倒焊接坡口 ；b、复合板对接装配；c、焊接操作，包括以下步骤，1)、先焊接第一层焊缝；2)、再焊接过渡层3焊缝，焊接材料采用主要合金元素的含量比复合层2材料的主 要合金元素的含量高的焊接材料，焊接电流取焊接材料使用说明书规定的下限值、焊接电 压和焊接速度分别取焊接材料使用说明书规定的上限值；3)、最后焊接第三层焊缝。在对复合板的基层1和复合层2倒焊接坡口时，可以如图1、图2和图3所示，采用 对基层1倒单面V型或U型坡口，可以不留钝边，也可以留0. 5 Imm的钝边；复合层2相 对于基层1根部31缩进或伸出2 3mm。也可以如图4所示，采用基层1和复合层2整体 倒双面不对称K型坡口。 当采用如图3所示的对基层1到单面V型或U型坡口，复合层2相对于基层1根 部31伸出2 3mm时，采用如图7所示的单面焊接法，第一层为复合层2，第三层为基层1， 即焊接顺序为先焊复合层2，再焊过渡层3，最后焊接基层1。我们知道，焊缝的焊接过程其 实就是一个金属局部熔化、冶炼的过程，在这个过程中，金属元素接触到空气中的氧气时， 很容易被氧化，尤其是复合层2被加热到高温的条件下，又没有与空气中的氧气隔离开时， 复合层2中的合金元素很容易被氧化，从而改变复合层2原有的机械性能和化学性能。为 了减小复合层2中合金元素在焊接过程中的氧化量，在采用单面焊接方法，先焊接复合层2 时，在背面复合层根部21焊道充有保护气，将复合层金属与空气中的氧气隔离开，避免了 合金元素的大量被氧化。当采用如图1、图2所示的对基层1倒单面V型或U型坡口，复合层2相对于基层 1根部31缩进2 3mm时；采用如图5所示的双面焊接法，第一层为基层1，第三为复合层 2，即焊接顺序为先焊基层1，再焊过渡层3，最后焊接复合层2 ；此时，基层1、复合层2采用 与被焊接母材金属的力学性能和化学性能相匹配的焊接材料。采用这种焊接顺本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于复合板对接焊的焊接工艺方法，包括以下步骤，ａ、对相互对接的复合板的基层（１）和复合层（２）分别倒焊接坡口；ｂ、复合板对接装配；ｃ、焊接操作，包括以下步骤，１）、先焊接第一层焊缝；２）、再焊接过渡层（３）焊缝，焊接材料采用主要合金元素的含量比复合层（２）材料的主要合金元素的含量高的焊接材料，焊接电流取焊接材料使用说明书规定的下限值、焊接电压和焊接速度分别取焊接材料使用说明书规定的上限值；３）、最后焊接第三层焊缝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明奎，陈伟，谭立国，
申请(专利权)人：四川电力建设三公司，
类型：发明
国别省市：51[]