专利名称：超薄复合层低碳钢—奥氏体不锈钢复合管接头焊接方法
技术领域：
本发明涉及不锈钢、低碳钢复合材料的焊接方法，特别是涉及一种超薄壁不锈钢复合层的低碳钢—奥氏体不锈钢复合管的焊接方法。
背景技术：
经专利检索尚未发现类似不锈钢—碳钢复合管焊接方法，目前一般的不锈钢—碳钢复合管中，不锈钢复合层的厚度一般在2mm以上，而本发明所涉及的不锈钢复合层厚度小于1mm，且这种类型的复合管应用日益广泛，但是尚未检索到相应的焊接方法。因为超薄壁复合层的低碳钢—奥氏体不锈钢复合管在焊接上有一定的难度，主要是焊接第1层时，如何保证其与18-8型不锈钢相同的抗腐蚀性能，如何保证在焊接过程中不产生冶金缺陷及工艺缺陷以及如何保证焊缝的单面焊双面成型等。目前通用的复合管焊接方法是将焊接接头分为复合层焊缝、过渡层焊缝和基层焊缝分别焊接，复合层焊缝及过渡层焊缝的焊接材料均为不同成分的不锈钢材质，生产中需要频繁更换焊条，容易弄错，焊接工艺复杂。
发明内容
针对上述现有工艺方法的缺陷或不足，本发明的目的是提供一种超薄复合层低碳钢—奥氏体不锈钢复合管接头焊接方法，本发明的方法可以提高产品合格率，减少返修率，从而提高生产效率，减少所用焊接材料品种，增加经济效益。
实现上述发明目的的技术方案是超薄复合层低碳钢—奥氏体不锈钢复合管接头焊接方法，其特点是，焊缝分为过渡层焊缝和基层焊缝两次焊接而成，无单独的不锈钢复合层焊缝；低碳钢基层焊缝的焊条采用与母材同质的低碳钢焊条；包括以下步骤
1)第一次焊接不锈钢复合层以及不锈钢复合层与低碳钢基层之间的过渡层采用背部充氩保护的钨极氩弧焊，或采用手工电弧焊；焊丝或焊条选用不锈钢材质而形成过渡层焊缝；形成过渡层焊缝的焊条和焊丝的化学成为(重量百分比，％)
2)过渡层焊缝形成后，第二次采用手工电弧焊焊接低碳钢基层，焊条选用低碳钢材质而形成基层焊缝。
本发明提供的焊接方法的独特之处在于采用不锈钢焊丝或焊条一次性把不锈钢复合层和低碳钢基层焊接在一起而形成过渡层焊缝，然后用低碳钢焊条焊接低碳钢基层而形成焊接接头，而不像传统方法分三层焊接。
本发明在过渡层焊接材料成分选择上的独特之处是超低碳。由于焊丝和焊条的超低碳而使过渡层焊缝的含碳量很低并保证Cr、Ni的含量及Cr/Ni比，从而使过渡层焊缝金属的电极电位与18-8不锈钢的电极电位处于同一水平，防止了焊缝的晶间腐蚀的发生，并使过渡层焊缝与不锈钢复合层具有相同的显微金相组织。而且由于过渡层焊缝的超低碳，可以在基层使用碳钢焊条，并使过渡层和基层焊缝的熔合区产生的马氏体是低碳马氏体，从而保证接头的机械性能并降低生产成本。同时适当提高S的含量有利于单面焊双面成形，由于薄壁结构不会产生热裂纹。
图1是不锈钢复合管接头焊缝示意图；图2是不锈钢复合管管接头示意图。
上述附图中的符号分别表示图1中，1-碳钢基层；2-不锈钢复合层；3-过渡层焊缝；4-基层焊缝。
图2中，1-碳钢基层；2-不锈钢复合层；4-基层焊缝。
具体实施例方式
以下参照附图对本发明实施例作进一步说明参见图1、2，以20钢与0Cr18Ni9奥氏体不锈钢复合管为例，在图中，碳钢基层1为20钢，壁厚3mm；不锈钢复合层2为0Cr18Ni9奥氏体不锈钢，壁厚0.5mm；坡口角度70°；间隙2mm；过渡层焊缝3采用手工钨极氩弧焊时，焊丝直径为Φ2.0mm，采用手工电弧焊过渡层焊缝3时，焊条直径为Φ2.5mm。
采用氩弧焊焊过渡层焊缝3，电弧焊焊基层焊缝4的方法，氩弧焊采用超低碳25-13型奥氏体不锈钢焊丝，电弧焊焊基层焊缝4采用与基材相应的焊条，氩弧焊焊接过渡层时管道内充氩气保护，从而使过渡层焊缝3能够单面焊双面成型。
采用电弧焊焊过渡层和基层的方法，过渡层焊缝3采用超低碳25-13型奥氏体不锈钢焊条，基层焊缝4采用与基材相应的焊条。
首先对坡口进行机械加工，管线端面的平面度不超过0.5mm，加工好的坡口表面不能有裂纹、分层台阶、油污等杂质，并用磨光机清除管口内外边缘处的毛刺使其达到光滑，管线对口时错边量不超过0.5mm。管口对好后沿焊缝管周均匀点焊三点定位，点焊长度20mm-30mm，焊接材料为相应的过渡层焊条或焊丝，采用焊条时焊接电流I为58A～67A，电压U为25V～30V，采用焊丝时焊接电流I为60A～75A，电压U为10V～14V。点焊处若有气孔、裂纹必须清除干净后重焊，经对点焊检查、处理合格后进行管口满焊，采用短弧连续焊接的方法，过渡层焊缝3的焊肉厚度约为碳钢基层厚度的1/3左右。焊接完毕后，清理焊缝表面的熔渣并检查焊缝表面有无裂纹等缺陷，检查处理合格后，进行20钢基层焊缝4的焊接，20钢基层焊条选用Φ2.5mm或Φ3.2mm的与基材相应的焊条，最终形成基层焊缝4。
形成过渡层焊缝的焊条和焊丝的化学成份为
本发明在实际工程应用中获得了成功，避免了常规焊接方法容易出现的气孔、夹渣、未焊透等缺陷，大大提高了焊接质量，使焊接一次射线探伤合格率达到98％以上，并使过渡层焊缝获得了与不锈钢复合层一致的抗腐蚀性能，并且生产工艺简便，已在有关单位的工程施工中投入应用并创造了显著的经济效益。
权利要求
1.一种超薄复合层低碳钢—奥氏体不锈钢复合管接头的焊接方法，其特征在于，焊缝分为过渡层焊缝和基层焊缝两次焊接而成，无单独的不锈钢复合层焊缝；低碳钢基层焊缝的焊条采用与母材同质的低碳钢焊条；包括以下步骤1)第一次焊接不锈钢复合层以及不锈钢复合层与低碳钢基层之间的过渡层采用背部充氩保护的钨极氩弧焊，或采用手工电弧焊；焊丝或焊条选用不锈钢材质而形成过渡层焊缝；形成过渡层焊缝的焊条和焊丝的化学成份重量百分比为(％)
2)过渡层焊缝形成后，第二次采用手工电弧焊焊接低碳钢基层，焊条选用低碳钢材质而形成基层焊缝。
2.如权利要求1所述的超薄复合层低碳钢—奥氏体不锈钢复合管接头的焊接方法，其特征在于，第一次焊接采用氩弧焊焊接不锈钢复合层以及不锈钢复合层与低碳钢基层之间的过渡层时，管道内充氩气保护，使过渡层焊缝能够单面焊双面成型。
3.如权利要求1所述的超薄复合层低碳钢—奥氏体不锈钢复合管接头的焊接方法，其特征在于，第一次焊接采用采用手工电弧焊或钨极氩弧焊焊接不锈钢复合层以及不锈钢复合层与低碳钢基层之间的过渡层时，过渡层焊缝的焊肉厚度包括整个复合层并到达基层厚度的1/3；在焊完过渡层后，清理焊缝表面及沟槽中的焊渣、飞溅物，并检查焊缝表面质量，无裂纹、凸凹缺陷后再进行碳钢基层焊缝的焊接。
全文摘要
本发明公开了一种超薄不锈钢复合层的低碳钢－奥氏体不锈钢复合管的焊接方法，其特点是，将焊缝分为过渡层焊缝和基层焊缝两次焊接而成，无单独的不锈钢复合层焊缝；低碳钢基层焊缝的焊条采用与母材同质的低碳钢焊条；第一次焊接不锈钢复合层以及不锈钢复合层与低碳钢基层之间的过渡层采用背部充氩保护的钨极氩弧焊，或采用手工电弧焊；焊丝或焊条选用不锈钢材质而形成过渡层焊缝；过渡层焊缝形成后，第二次采用手工电弧焊焊接低碳钢基层，焊条选用低碳钢材质而形成基层焊缝。本发明在过渡层焊接材料成分选择上的独特之处是超低碳，并从焊接工艺、焊接材料以及工程施工操作规程上对此类复合管的焊接进行了规定，并已成功应用于工程实践。
文档编号B23K9/028GK1546267SQ200310118960
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月8日 优先权日2003年12月8日
发明者薛锦, 张燕飞, 潘希德, 郭霖, 王能利, 潘建新, 王裕文, 锦 薛 申请人:西安交通大学, 西安向阳航天材料股份有限公司