[发明专利]一种激光热处理强化管线钢焊接接头力学性能的方法

说明书

本发明公开了一种激光热处理强化管线钢焊接接头力学性能的方法，首先对对待处理的管线钢焊接接头进行喷砂除锈预处理；随后进行黑化处理，将黑化剂均匀涂覆在待处理的管线钢焊接接头上；然后调整加工参数及位置，选择激光参数；最后进行激光热处理，将激光照射在焊接接头表面，使其在极短的时间内温度升高至700℃及以上，被加热区域通过热传导快速降温达到自淬火作用。本发明对焊接接头部位正反表面进行处理，可以保证焊接接头两面对称受热，提高了管线钢焊接接头的抗拉强度，同时利用大功率激光光斑照射在焊接接头部位，使其快速加热快速冷却，达到细化晶粒的目的，从而提升了管线钢焊接接头的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种激光热处理强化管线钢焊接接头力学性能的方法，属于表面改性领域。

背景技术

X100管线钢未来将作为天然气的主要输送管道，其管道之间的连接离不开焊接，由于在焊接过程中经历了一系列复杂的非平衡物理化学变化，从而造成焊接接头部位组织不均，晶粒粗大等缺点，使得焊接接头中的热影响区部位成为输气管道中最薄弱的部位。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种激光热处理强化管线钢焊接接头力学性能的方法，通过激光快速加热快速冷却的特点对焊接接头表面进行热处理，使焊接接头表面组织细化并产生残余压应力的强化层，强化其力学性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种激光热处理强化管线钢焊接接头力学性能的方法，具体步骤如下：

步骤1：对待处理的管线钢焊接接头进行喷砂除锈预处理；

步骤2：黑化处理，将黑化剂均匀涂覆在待处理的管线钢焊接接头上；

步骤3：调整加工参数及位置，选择激光参数，调整激光束角度，使激光束垂直于待处理的管线钢焊接接头表面，同时采用夹板将待处理的管线钢焊接接头固定，防止激光热处理过程中发生偏移；

步骤4：进行激光热处理，将激光照射在焊接接头表面，使其在1秒内表面温度升高至700℃及以上，达到自淬火作用。

优选地，所述步骤2中黑化剂包括骨料、粘合剂、防沉剂、助剂以及溶剂，且骨料、粘合剂、防沉剂、助剂的颗粒尺寸均小于50μm。

优选地，所述骨料包括SiO₂和Al₂O₃两种粉末，且SiO₂和Al₂O₃质量比为3：5。

优选地，所述粘合剂为虫胶。

优选地，所述防沉剂为膨润土。

优选地，所述助剂为CeO₂粉末，且CeO₂粉末的质量为黑化剂总质量的5%。

优选地，所述溶剂为酒精，用于将混合粉末充分溶解。

优选地，所述黑化剂的涂层厚度为0.3mm～0.5mm。

优选地，所述步骤3中激光参数包括激光光斑直径、激光扫描速度、激光输出功率和光斑之间的搭接参数。

优选地，所述激光参数中激光光斑直径为5mm，激光扫描速度为13mm/s，激光输出功率为1000W～1200W，光斑之间的搭接参数为0.5～1mm。

有益效果：本发明提供一种激光热处理强化管线钢焊接接头力学性能的方法，对焊接接头部位正反表面进行处理，可以保证焊接接头两面对称受热，提高管线钢焊接接头的抗拉强度，同时利用大功率激光光斑照射在焊接接头部位，使其快速加热快速冷却，达到细化晶粒的目的，从而提升管线钢焊接接头的力学性能。

附图说明

图1 激光热处理示意图；