一种基于钒/铜固溶过渡连接的含钛金属层/管线钢层复合板焊接工艺的制作方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于焊接技术领域，具体设及一种含铁金属层/管线钢层复合板的焊接工 乙。
【背景技术】：
[0002] 含铁金属层/管线钢层复合材料综合了铁及铁合金材料卓越的耐蚀性、轻质性和 管线钢材优良的力学性能，并能显著降低原料成本，而被广泛应用于机械化工、海水淡化、 真空蒸发、电厂脱硫和油气储运等领域。普通管线钢材料在上述使用场合长时间服役，极易 受输送介质中高腐蚀性成分（如S02、H2S、C1、C〇2等）作用在管道内壁形成点状腐蚀坑、硫 化物应力腐蚀开裂和氨致开裂等，使输送管道存在严重安全隐患并处于危险之中，一旦发 生不安全事故，将造成无法估量的经济损失和环境破坏。因此，更安全、更环保、更经济的输 送管道建设无疑对管道的耐腐蚀性、可靠性、和经济性提出了更高要求，也将成为未来管道 开发的前沿方向。而含铁金属层/管线钢层复合板材的焊接和应用将能有效解决抗腐蚀问 题，能达到安全、环保和经济的目标。
[0003] 由于铁具有较高化学活性，在焊接过程中容易吸收有害气体（0，N和H)，并与钢中 各元素冶金作用产生脆硬的金属间化合物相灯iyFe,，化Jiy和易碎的TiC)，导致焊缝出现 较低的力学性能（包括抗拉强度、延展性和塑初性等）和不稳定的组织特征。众所周知，由 于铁和钢的冶金不相容性，直接烙焊对于铁/钢的焊接是不可行的。因此，采用中间过渡材 料来避免易碎和脆硬金属间化合物的产生是一种有效方法。从冶金作用产物考虑，V是唯 一能与Ti和化都能形成固溶体，而非金属间化合物的金属元素，但其易与钢中的C等元素 形成硬脆的VC，因此，将其作为过渡层靠近Ti，阻隔Ti与钢中的化作用，生成脆硬金属间 化合物相。而Cu是非碳化物形成元素，能与V及钢中各元素形成固溶体，而非金属间化合 物。化作为过渡层材料可W阻隔V与钢中的C相遇，靠近基层钢。下表1给出了Ti、V、化 和化的物理、化学特性。由于4种元素物理、化学特性差异显著，故而对焊接过程各层烙覆 量控制和焊接参数匹配提出了挑战。因此，本发明对上述问题的解决将更有优势，且效能俱 佳。
[0004]表1烙敷填充金属的物理化学特性
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【发明内容】
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[0007] 本发明解决的技术问题：提供一种基于饥/铜固溶过渡连接的含铁金属层/管线 钢层复合板焊接工艺，通过对复合板焊接坡口形式、角度及尺寸的精细设计和化、V过渡填 充金属烙覆量及成形的有效控制，使过渡层起到很好的阻隔作用，避免层间脆硬金属间化 合物化Fey,化;Tiy和TiC等的产生，从而实现了含铁金属层/管线钢层复合板的有效对焊 连接并保证焊缝具有可靠的焊接质量和优良的综合力学性能。
[000引本发明采用的技术方案：一种基于饥/铜固溶过渡连接的含铁金属层/管线钢层 复合板焊接工艺，包含下述步骤：
[0009] 1)所述含铁金属层/管线钢层复合板是由工业纯铁及铁合金和油气输送用管线 钢经过爆炸+社制工艺制备而成，所述爆炸+社制含铁金属层/管线钢层复合板的一面为 性能优越的工业纯铁及铁合金层，另一面为具有优良低溫初性的油气输送用管线钢层。
[0010] 2)所述工业纯铁及铁合金层和管线钢层W爆炸+热社方式复合连接在一起，且铁 及铁合金层和管线钢层之间为冶金结合。
[0011] 3)所述工业纯铁及铁合金层厚度为l-3mm。
[0012] 4)所述铁及铁合金层可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等材料构成。
[0013] 5)所述管线钢层可W由X52管线钢、X60管线钢、X65管线钢、X70管线钢X80管 线钢、X90管线钢或XlOO管线钢等材料构成。
[0014] 6)所述含铁金属层/管线钢层复合板采用"U+V"复合型坡口设计，铁及铁合金层 一侧"U"型坡口深度为4-5臟，管线钢层一侧"V"型坡口深度为ll-20mm。
[0015] 7)所述铁及铁合金层一侧"U"型坡口底部为圆弧过渡且深度大于铁及铁合金层 厚度，管线钢层一侧"V"型坡口角度为60-70°，上下两坡口相交于管线钢侧。
[0016] 8)所述含铁金属层/管线钢层复合板完成坡口加工后，对组对好的一对复合板从 碳钢侧进行每隔500mm长定位点焊，完成定位点焊后保证试板坡口间有0. 8-1. 5mm宽的间 隙。
[0017] 9)所述含铁金属层/管线钢层复合板管线钢层一侧采用MG焊接方法，焊接过程 背面"U"型坡口通惰性气体保护。
[0018] 10)所述含铁金属层/管线钢层复合板完成管线钢层一侧焊接后空冷至室溫，对 铁及铁合金层一侧坡口进行抛光并用丙酬和乙醇进行清洗且迅速吹干。
[0019] 11)所述含铁金属层/管线钢层复合板，过渡金属化采用MIG焊接方法，烙敷金属 层厚度要求与铁/钢爆炸接合面平齐或超出0-0. 3mm。
[0020] 12)所述含铁金属层/管线钢层复合板，在完成化焊接后对坡口内铁层进行去化 处理，然后采用TIG焊接V过渡层，烙敷金属层厚度要求为0-0. 3mm且完全覆盖于化层之 上。
[0021] 13)所述含铁金属层/管线钢层复合板，在完成V焊接后对坡口进行清理，保证坡 口内外附近无油污、杂物，然后采用TIG焊接Ti填充和盖面，化、V和Ti层的焊接均采用惰 性气体焊缝区保护。
[0022] 本发明与现有技术相比通过对焊接坡口形式、角度及尺寸的精细设计和化、V过 渡填充金属烙覆量及成形的有效控制，使过渡层起到很好的阻隔作用，避免层间脆硬金属 间化合物TiJey，化Jiy和TiC等的产生，从而实现含铁金属层/管线钢层复合板的有效对 焊链接并使焊缝具有可靠焊接质量和优良综合力学性能。本发明具有很高的实用价值。
【附图说明】：
[0023]图1为本发明含铁金属层/管线钢层复合板焊接结构示意图；
[0024]图2为本发明的含铁金属层/管线钢层复合板焊缝结构示意图；
[00巧]其中：1为管线钢层；2为含铁金属层；3为管线钢焊缝；4化过渡层；5V过渡层； 6Ti焊缝。