专利名称：：薄壁不锈钢复层与碳钢基层的复合管环焊缝焊接方法
技术领域：
：本发明属于金属材料焊接
技术领域：
，涉及一种双金属复合钢管环焊缝的焊接技术，特别是涉及一种复层为薄壁不锈钢管与基层为碳钢的双金属复合管的环焊缝焊接技术。
背景技术：
：基层为碳钢、复层为不锈钢的双金属复合管有效地解决了油气输送、炼油、化工等工业部门管道的腐蚀问题，具有愈来愈广泛的用途。在现场焊接双金属复合管的技术难度很大，目前的焊接技术主要有两种。其一中国专利公开号为CN1354061A的专利申请。先进行内壁复层的焊接，然后进行过渡层和基层的焊接，焊接材料全部用不锈钢，该技术的缺陷有三点(1)复层厚度较薄(小于2毫米)时，第一层焊接容易产生烧穿缺陷；(2)焊接复层时，由于热收縮，复层可能与基层分离形成缝隙，过渡焊接容易产生缺陷；(3)制管过程中复层与基层之间可能存在的空气、水或脏物在过渡层焊接时可能在焊缝中造成气孔缺陷。其二中国专利授权公告号为CN1267234C的专利。焊缝分为过渡层焊缝和基层焊缝，两次悍接而成，无单独的不锈钢复合层焊缝，过渡焊缝的焊接材料采用不锈钢材料，低碳钢基层焊缝的焊条采用低碳钢焊条，该技术的主要缺陷有2点(1)第一层过渡层焊接时，制管过程中复层与基层之间可能存在的空气、水或脏物在过渡层焊接是可能造成气孔缺陷，从而造成焊缝的耐蚀性能的严重下降；(2)进行第二层焊缝焊接时，采用碳钢成分的焊接材料在不锈钢成分的过渡层焊道上焊接，该焊缝中Cr、Ni合金元素增高，容易形成淬硬的马氏体组织，影响接头的塑性、韧性，严重时还可能产生冷裂纹。这两种技术还有一个共同的缺陷就是，焊缝产生错边时，接头处焊缝耐蚀层有效厚度减少，使焊接接头的耐蚀性能降低。有些文献也报道进行封悍一种技术，其做法是在坡口端部靠近复层的碳钢基层上挖一个小槽(也可以不挖槽直接焊接)，用焊接方法将小槽填满进行封焊，但是，如果复层的厚度小于2毫米时，由于复层导热性差容易产生烧穿，因此，该方法不适用复层厚度小于2毫米的复合管焊接。而且其封焊采用与复层同成分的不锈钢焊接材料，因合金元素含量低，封焊焊缝被基层碳钢稀释后容易产生一定量的马氏体淬硬不良组织，严重时还可能产生裂纹缺陷。
发明内容本发明的目的是提供一种薄壁不锈钢复层与碳钢基层的复合管环焊缝焊接方法，解决不锈钢复层与碳钢基层的双金属复合管环焊缝焊接技术难题，克服现有焊接技术不适用于复层厚度小于2毫米的复合管焊接；采用与复层同成分的不锈钢焊接材料，造成封焊焊缝被基层碳钢稀释后产生一定量的马氏体淬硬不良组织，产生裂纹的不足。实现本发明目的所采取的技术方案是(1)坡口加工采用机加工方法将将两根准备焊接的双金属复合管端部加工出角度为30—35°的外坡口3，坡口3靠近复层2的钝边4的厚度为4一5毫米。用砂轮打磨坡口3附近碳钢上的锈迹，采用丙酮清洗坡口3上的油污。(2)封焊在坡口3靠近复层2的钝边4的表面堆焊2—3层，堆焊的方法是钨极氩弧焊，堆焊使用的材料为309型或309Mo型不锈钢的气体保护焊焊丝，焊后采用砂轮修磨坡口，角度3035°，钝边4的厚度为0.4—0.5毫米。修磨坡口后用丙酮清洗坡口。(3)组对在双金属复合管内部充氩气，待空气排除干净后，两根准备焊接的双金属复合管坡口3组对，间距为23毫米，采用钨极氩弧焊进行定位悍接。(4)根部打底焊采用钨极氩弧焊方法，在管子内部充氩保护的状态下沿双金属复合管坡口3焊接。焊接的厚度2—3mm。(5)第二层打底悍焊接在根部打底焊的上部，采用与步骤(2)根部打底焊同样的工艺进行第二层焊接，将焊接的双金属复合管基层1焊接在一起。(6)填充焊和盖面焊采用手工电弧焊方法在第二层打底焊上部进行填充焊接和盖面焊接，焊接材料为不锈钢焊条。这样做的目的，一是消除坡口端部复层和基层之间可能存在的缝隙，使对接焊缝焊接时不易产生焊接缺陷；二是增加端部不锈钢层的有效厚度，使对接焊时根部焊道变为同种钢的焊接，并使焊接接头质量对错边不敏感，即使产生错边，也能保证一定的耐蚀性。所述进行两根双金属复合管的焊接，所有焊道均采用309或309Mo不锈钢焊接材料焊接。由于焊接材料具有较高的Cr和Ni含量，焊缝具有比内衬复层更好的耐蚀性，也避免采用碳钢焊接材料焊接时在过渡层焊道产生淬硬组织以及产生冷裂纹的可能性。309和309Mo焊接材料具有比一般碳钢焊接材料更高的强度和良好的塑韧性，保证焊缝具有高的强度和良好塑韧性。所述的309型不锈钢焊接材料的化学成分按重量百分比为C，《0.08;Si，《0.90;Mn，0.5—2.5;P，《0.04;S，《0.03;Cr，22—25;Mo，《0.75;Ni，12—14;Cu，《0.75。所述的309Mo型不锈钢焊接材料的化学成分按重量百分比为C，《0.08;Si，《0.90;Mn，0.5—2.5;P，《0.04;S，《0.03;Cr，22—25;Mo，2.0—3.0;Ni，12—14;Cu，《0.75。本发明的有效效果是采用的焊接材料具有较高的Cr、Ni含量，高的强度和良好的塑韧性，焊缝具有比内衬复层更好的耐蚀性，避免采用Cr、Ni含量较低的焊接材料在封焊焊缝上产生马氏体组织现象，也避免采用碳钢焊接材料焊接过渡层焊道产生淬硬组织以及产生冷裂纹的可能性。本技术采用的309和309Mo焊接材料比一般碳钢焊接材料具有更高的强度和良好的塑韧性，保证焊缝具有高的强度和良好韧性，纠正了有些人员认为不锈钢焊接材料强度低的错误观点。309和309Mo焊条的抗拉强度^520MPa，J427焊条的抗拉强度》420MPa，J507焊条的抗拉强度》490MPa。消除坡口端部复层和基层之间可能存在的缝隙，使对接焊缝焊接时不会产生焊接缺陷；在坡口根部形成一定厚度的不锈钢层，增加端部不锈钢层的有效厚度，使对接焊时根部焊道变为同种钢的焊接，并使焊接接头质量对错边不敏感，即使产生少量的错边，也能保证一定的耐蚀性。图l是本发明完成坡口加工后的复合管一端剖面示意图。图2是本发明完成封焊后修磨坡口前的复合管一端剖面示意图。图3是本发明封焊焊缝进行加工或打磨处理后剖面示意图。图4是本发明复合管焊接面组对焊接前的结构剖面示意图。图5是本发明复合管完成焊接后的立体结构示意图。图中，l.基层，2.复层，3.坡口，4.钝边。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。实施例l:参阅附图l。以外径为小114毫米的双金属复合管相对焊接为例，进行说明。碳钢基层厚度为12毫米，不锈钢复层厚度为1.5毫米。(1)坡口加工采用机加工方法在管端加工角度为30°，钝边5毫米的坡口。用砂轮打磨坡口附近碳钢上的锈迹，丙酮清洗干净坡口上的油污。(2)封焊在坡口上靠近内表面堆焊封底焊道2—3层不锈钢，焊接方法为钨极氩弧焊，采用309Mo型奥氏体不锈钢焊丝，型号为ER309MoL，牌号为H00Cr24Nil3Mo2，直径为2毫米。焊后采用砂轮修磨坡口，角度3035度，钝边0.5毫米。丙酮清洗干净坡口。(3)组对管子内部充氩气，待空气排除干净后进行两根复合管的点固焊接，坡口组对间隙23毫米，焊接方法、焊接材料与封焊相同。(4)根部打底焊采用钨极氩弧焊方法，在管子内部充氩保护的状态下焊接，焊接方法、焊接材料与封焊相同。(4)第二层焊接采用与根部打底焊同样的工艺进行焊接。(5)填充焊和盖面焊采用手工电弧焊方法进行焊接，焊接材料采用309Mo型不锈钢焊条，型号为E309MoL，牌号为A042。焊接主要参数见表l。对按此工艺进行的焊接试件的质量按照SY/T4103—1995《钢质管道焊接及验收》标准进行评价，X射线探伤结果合格，拉伸、冲击、弯曲、刻槽锤断等力学性能试验结果合格，晶间腐蚀试验结果合格，金相组织检验未发现马氏体组织存在。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1、一种薄壁不锈钢复层与碳钢基层的复合管环焊缝焊接方法，所采取的步骤，其特征是(A)坡口加工采用机加工方法将将两根准备焊接的双金属复合管端部加工出角度为30-35°的外坡口(3)，坡口(3)靠近复层(2)的钝边4的厚度为4-5毫米，用砂轮打磨坡口(3)附近碳钢上的锈迹，采用丙酮清洗坡口(3)上的油污；(B)封焊在坡口(3)靠近复层(2)的钝边(4)表面堆焊2-3层，堆焊的方法是钨极氩弧焊，堆焊封使用的材料为309型或309Mo型不锈钢气体保护焊焊丝，焊后采用砂轮修磨坡口(3)，角度30～35°，达到钝边(4)的厚度为0.4-0.5毫米，修磨坡口(3)后用丙酮清洗坡口(3)；(C)组对在双金属复合管内部充氩气，待空气排除干净后，两根准备焊接的双金属复合管坡口(3)组对，间距为2～3毫米，采用钨极氩弧焊进行定位焊接；(D)根部打底焊采用钨极氩弧焊方法，在管子内部充氩保护的状态下沿双金属复合管坡口(3)焊接，焊接的厚度2-3mm；(E)第二层打底焊焊接在根部打底焊的上部，采用与步骤(B)根部打底焊同样的工艺进行第二层焊接，将焊接的双金属复合管基层(1)焊接在一起；(F)填充焊和盖面焊采用手工电弧焊方法在第二层打底焊上部进行填充焊接和盖面焊接，焊接材料为不锈钢焊条。2、根据权利要求1所述的薄壁不锈钢复层与碳钢基层的复合管环焊缝焊接方法，其特征是所有的焊接材料均为合金元素含量相对较高的309型或309Mo型不锈钢焊接材料。3、根据权利要求2所述的薄壁不锈钢复层与碳钢基层的复合管环焊缝焊接方法，其特征是所述的309型不锈钢焊接材料的化学成分按重量百分比为C，《0.08;Si，《0.90;Mn，0.5—2.5;P，《0.04;S，《0.03;Cr，22—25;Mo，《0.75;Ni，12—14;Cu，《0.75。4、根据权利要求2所述的薄壁不锈钢复层与碳钢基层的复合管环焊缝焊接方法，其特征是所述的309Mo型不锈钢焊接材料的化学成分按重量百分比为C，《0.08;Si，《0.90;Mn，0.5—2.5;P，《0.04;S，《0.03;Cr，22—25;Mo，2.0—3.0;Ni，12—14;Cu，《0.75。全文摘要薄壁不锈钢复层与碳钢基层的复合管环焊缝焊接方法，应用于双金属复合钢管环焊缝的焊接。所采取的步骤特征是(A)坡口加工，清洗坡口上的油污。(B)在坡口靠近复层的钝边表面堆焊封修磨坡口。(C)双金属复合管坡口组对。(D)根部打底焊采用钨极氩弧焊方法，在管子内部充氩保护的状态下沿双金属复合管坡口焊接。(E)在根部打底焊的上部进行第二层焊接，将焊接的双金属复合管基层焊接在一起。(F)填充焊和盖面焊。焊接材料为不锈钢焊条。效果是采用309或309Mo焊接材料保证焊缝的强度和良好韧性；消除坡口端部复层和基层之间可能存在的缝隙；在坡口根部增加不锈钢层的有效厚度，使焊接接头质量对错边不敏感，保证耐蚀性。文档编号B23K33/00GK101100013SQ20071011827公开日2008年1月9日申请日期2007年7月4日优先权日2007年7月4日发明者李为卫,罗金恒,赵新伟,陈志昕申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油天然气集团公司管材研究所