一种复合板异种材料焊接接头的焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于压力容器焊接技术领域，特别是涉及压力容器设备制造的复合板异种材料焊接。
【背景技术】
[0002]压力容器壳体用不锈钢复合板主要以低合金钢为基层、奥氏体不锈钢材料为复层。采用爆炸焊等方法制成的复合钢板，复层厚度一般在3_以上，它兼具了低合金钢良好的机械性能、加工性能和不锈钢的耐腐蚀性，主要用于对腐蚀性要求较高的储罐、塔器、反应器等设备。压力容器接管法兰有时会采用奥氏体不锈钢锻件。
[0003]不锈钢复合板与奥氏体不锈钢材料间的焊接主要分为基层异种钢、过渡层及复层同种钢的焊接，基层及过渡层的焊接是复合板异种材料焊接的关键步骤。复合板异种材料焊接情况复杂，焊接时如果坡口型式设计不合理、焊材选用不合适都将导致焊接接头部位出现裂纹、耐腐蚀性能降低的情况。
【发明内容】
[0004]发明目的是解决不锈钢复合板与奥氏体不锈钢间焊接接头部位的耐腐蚀性能降低、复合板结合面部位焊接裂纹等问题。
[0005]本发明提供了一种复合板异种材料焊接接头的焊接方法，技术方案如下:
1)机加工坡口并去除复合板坡口部位的复层；
2)打磨去除坡口周边部位油锈至呈金属光泽；
3)复合板坡口部位堆焊，堆焊厚度多5mm，当设计温度高于370°C时采用Ni材料焊材焊接；当设计温度不高于370°C采用与奥氏体不锈钢材料相对应的焊材焊接；焊接首层时预热待堆焊部位及周边多120°C，采用焊条电弧焊由坡口底部开始进行堆焊，焊接过程中道间温度控制在120-250°C之间；复层与基层结合面部位采用Φ 3.2mm规格的焊条焊接，焊接时首道焊道从结合面部位开始，依次向坡口部位搭接焊接，焊道搭接量控制在5~6mm ;首层焊后，待温度降至100°C以下后采用焊条电弧焊堆焊第二至第三层，焊接过程中道间温度控制在15-150°C之间；堆焊焊条直径为Φ 3.2mm及Φ 4.0mm,电流强度分别为80-100A、140-150A，电压强度为22~26V，电源直流反接，焊接速度分别为彡150mm/min、彡170mm/min，焊道搭接量控制在5~6mm ；
4)焊后对复合板进行消应力退火热处理；
5)打磨退火后的复合板堆焊后的坡口至呈金属光泽并清理油污；
6)将所述待焊的复合板和奥氏体不锈钢进行对接，并进行固焊；
7)打底焊道的焊接:打底焊道采用手工钨极氩弧焊、双面惰性气体保护；焊材及规格同3)所述；电源直流正接，氩弧焊丝直径为Φ2.0mm，保护气体流量8-12L/min，焊接电流强度为120?150A，电压强度为15?17V，焊接速度为彡90 mm/min，焊接过程中控制道间温度在120-250 °C之间； 8)坡口填充焊接:填充焊采用焊条电弧焊，多层多道焊、短弧焊；焊条直径为Φ3.2mm及Φ4.0mm,电流强度分别为80-100A、140-150A，电压强度为22~26V，电源直流反接，焊接速度分别为彡150mm/min、彡170mm/min，焊接过程中控制道间温度在120-250°C之间。
[0006]本发明与现有技术相比具有以下优点:
1)便于操作，可以直接焊接Cr-Mo低合金钢与奥氏体不锈钢；
2)避免了强度差别大、焊接应力集中、耐腐蚀性能降低、产生焊接裂纹等情况；
3)打底焊道采用手工钨极氩弧焊，解决了当内径较小无法清根的难点，且焊缝质量良好，不会出现未熔透、夹渣、气孔等缺陷。
【附图说明】
[0007]图1为坡口结构和焊接工艺示意图，
图中:1 一堆焊复合板结合面时此处起弧焊第一道焊道，2—手工钨极氩弧焊打底，3—此处尺寸^ 5mm。
【具体实施方式】
[0008]结合附图详细说明本发明专利的具体实施案例。
[0009]本实施案例中复合板以HCrlMoR为基层，厚度为20mm，以奥氏体不锈钢S32168为复合层，厚度为3mm ;奥氏体不锈钢材质为S32168，厚度为24mm。对该不锈钢复合板的焊接采用以下焊接措施:
1)机加工坡口并机加工去除复合板坡口部位的复层，如图1所示；
2)打磨去除坡口部位Cr-Mo材料上的油锈至呈金属光泽，并清理待焊复合板坡口周边10mm范围内的复层及奥氏体不锈钢材料坡口周边10mm范围内去除油污；
3)复合板坡口部位周边200mm范围内涂白垩粉进行保护，复合板坡口部位堆焊ENiCrMo-3，如图1所示:焊接首层时预热待堆焊部位及周边200mm范围内多120°C，采用焊条电弧焊由坡口底部开始进行堆焊，堆焊厚度多5mm，如附图标记3所示，焊接过程中道间温度控制在120-250°C之间；复层与基层结合面部位采用Φ3.2mm规格的焊条焊接，焊接时首道焊道从结合面部位开始，依次向坡口部位搭接焊接，如附图标记I所示，焊道搭接量控制在5~6_。首层焊后，待温度降至100°C以下后采用焊条电弧焊堆焊第二至第三层，焊接过程中道间温度控制在15-150°C之间；堆焊焊条直径为Φ3.2mm及Φ4.0mm,电流强度分别为80-100A、140-150A，电压强度为22~26V，电源直流反接，焊接速度分别为彡150mm/min、^ 170mm/min，焊道搭接量控制在5~6mm ；
4)焊后对复合板进行消应力退火热处理；
5)打磨退火后的复合板堆焊后的坡口至呈金属光泽并清理油污；
6)将所述待焊的复合板和奥氏体不锈钢进行对接，并进行固焊，焊缝左右不锈钢各200mm范围内涂白垩粉或铺牛皮纸进行保护，见图1 ;
7)打底焊道的焊接:打底焊道采用手工钨极氩弧焊，如附图标记2所示，双面惰性气体保护，通常采用99.99%的Ar ；电源直流正接，焊丝选用ERNiCrMo_3，氩弧焊丝直径为Φ2.0mm，保护气体流量8-12L/min，焊接电流强度为120?150A，电压强度为15?17V，焊接速度为多90 mm/min，焊接过程中控制道间温度在120-250 °C之间； 8)坡口填充焊接:填充焊采用焊条电弧焊，多层多道焊、短弧焊。焊条ENiCrMo-3，电源直流反接，焊条直径为Φ3.2mm及Φ4.0πιπι，电流强度分别为80-100Α、140-150Α，电压强度为22~26V，电源直流反接，焊接速度分别为彡150mm/min、彡170mm/min，焊接过程中控制道间温度在120-250°C之间；焊接过程中严格控制焊道温度，焊缝表面出现气孔、裂纹、咬边等缺陷时，采用不锈钢砂轮去除，防止不锈钢被污染。
【主权项】
1.一种复合板异种材料焊接接头的焊接方法，其特征是技术方案如下: (1)机加工坡口并去除复合板坡口部位的复层； (2)去除坡口周边部位油锈至呈金属光泽； (3)复合板坡口部位堆焊，堆焊厚度多5mm，当设计温度高于370°C时采用Ni材料焊材焊接；当设计温度不高于370°C采用与奥氏体不锈钢材料相对应的焊材焊接；焊接首层时预热待堆焊部位及周边多120°C，采用焊条电弧焊由坡口底部开始进行堆焊，焊接过程中道间温度控制在120-250°C之间；复层与基层结合面部位采用Φ 3.2mm规格的焊条焊接，焊接时首道焊道从结合面部位开始，依次向坡口部位搭接焊接，焊道搭接量控制在5~6mm ;首层焊后，待温度降至100°C以下后采用焊条电弧焊堆焊第二至第三层，焊接过程中道间温度控制在15-150°C之间；堆焊焊条直径为Φ 3.2mm及Φ 4.0mm,电流强度分别为80-100A、140-150A，电压强度为22~26V，电源直流反接，焊接速度分别为彡150mm/min、彡170mm/min，焊道搭接量控制在5~6mm ； (4)焊后对复合板进行消应力退火热处理； (5)打磨退火后的复合板堆焊后的坡口至呈金属光泽并清理油污； (6)将所述待焊的复合板和奥氏体不锈钢进行对接，并进行固焊； (7)打底焊道的焊接:打底焊道采用手工钨极氩弧焊、双面惰性气体保护；焊材及规格同(3)所述；电源直流正接，氩弧焊丝直径为Φ2.0πιπι，保护气体流量8-12L/min，焊接电流强度为120?150A，电压强度为15?17V，焊接速度为彡90 mm/min，焊接过程中控制道间温度在120-250 °C之间； (8)坡口填充焊接:填充焊采用焊条电弧焊，多层多道焊、短弧焊；焊条直径为Φ3.2mm及Φ4.0mm,电流强度分别为80-100A、140-150A，电压强度为22~26V，电源直流反接，焊接速度分别为彡150mm/min、彡170mm/min，焊接过程中控制道间温度在120-250°C之间。
【专利摘要】一种复合板异种材料焊接接头的焊接方法，属于压力容器复合板异种材料焊接领域，解决了焊接接头部位耐腐蚀性能降低、复合板结合面部位易出现焊接裂纹等问题。技术方案主要包括以下过程：加工坡口，去除坡口周边部位的复层及油锈至呈金属光泽；由坡口底部开始进行堆焊，堆焊复合板侧隔离层，焊后对复合板进行消应力退火热处理；采用小规格焊条焊接，多层多道焊；复合板与奥氏体不锈钢材料对接焊，打底焊道采用手工钨极氩弧焊，填充焊道采用焊条电弧焊，小规范、小热输入、短弧快速焊、多层多道焊。本发明可以焊接Cr-Mo低合金钢/碳钢-奥氏体不锈钢复合板与奥氏体不锈钢之间的异种材料焊接接头，焊接接头质量优异，克服了现有技术的缺陷。
【IPC分类】B23K103/16, B23K101/18, B23K9/00, B23K9/02, B23K9/235, B23K9/04, B23K9/167
【公开号】CN105127562
【申请号】CN201510635229
【发明人】孔凡红, 王天先, 类成龙, 师清豪, 于磊
【申请人】青岛兰石重型机械设备有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月30日