[发明专利]一种双表面包覆Incoloy825层状复合板材的对焊连接方法

说明书

技术领域：

本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种双表面包覆Incoloy 825层状复合板材的对焊连接方法。

背景技术：

因为腐蚀而造成的损失日趋严重，尤其在一些强腐蚀性油气田的开发中，更显严重，由于腐蚀问题给国家和社会造成的直接经济损失经估算，约为5000亿元每年，占到国民生产总值的5％，其中因管道腐蚀造成的事故和损失还在逐年增加。层状复合材料可以使强度、熔点、热膨胀系数差异极为悬殊的不同金属实现完美的冶金结合，集不同材料的优点于一身，充分发挥不同材料特性，极大地节约稀贵金属材料，降低设备的制造成本，使稀贵金属在许多领域的应用成为可能。层状复合管市场需求较大，仅我国石油、石化行业就是一个巨大市场，我国油气管道建设中，一部分钢管即用来输运强腐蚀性介质，又在酸性土壤环境中使用，这对于内、外层均具有抗腐蚀性能的层状复合焊管，前景无限好。

管道或设备服役的环境，复杂到难以想象，例如：管道既要输运强腐蚀性介质，又要穿越大地域范围的酸性土壤环境。这对于一般的管道材料来说，根本无法使用，必须得有针对性的或建设性的提出一种内外兼有抗腐蚀功能的管道。而该种管道的焊接，将是管线建设的重头戏，难度可想而知。既要保证内、外层材料优良的抗腐蚀性能，又要确保中间基层材料的高强、高韧性特点。焊接方法、工艺、包括坡口设计和加工都将是大大有别于其他管道焊接的。需要考虑焊接过程的诸多方面，且要协调处理可能出现的各种问题。包括，焊接参数匹配，焊材匹配，焊丝、焊剂匹配，坡口设计和焊接方法及工艺匹配等等。因此，本发明的价值就在于此。能很好解决上述焊接过程可能出现的各种问题，且能保证钢管内、外层材料的优良抗腐蚀性，又能使中间基层材料充分发挥其高强、高韧性特点。

由于抗腐蚀层和基层碳钢，在焊接中，界面处由于浓度梯度、温度梯度等因素会发生互溶且抗腐蚀元素Cr、Ni、Mo等会向碳钢侧发生扩散迁移，即受到碳钢的稀释作用，容易使焊缝抗腐蚀性能减弱，影响到管道的服役寿命。加上三层材料的物理、化学特性差异显著，故而对焊接过程各层熔覆量控制和焊接参数匹配及焊接方法和工艺设置提出了挑战。

发明内容：

为了克服上述缺点，本发明的目的是提供一种双表面包覆Incoloy 825层状复合板材的对焊连接方法，本发明的对焊连接方法避免了耐蚀金属元素Cr、Ni、Mo由于高温冶金作用出现稀释的问题，不仅确保了层状复合板材上、下双表面Incoloy 825耐腐蚀合金材料层的优良耐腐蚀特性，而且确保了中间碳钢层的高强、高韧性特性，使焊缝具有可靠的焊接质量和优良的综合力学性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种双表面包覆Incoloy 825层状复合板材的对焊连接方法，包含下述步骤：

步骤1：将两层Incoloy 825合金材料和一层碳钢通过热轧工艺连接在一起，再经过控扎、控冷技术轧制成层状复合板材，层状复合板材的上、下两层为Incoloy 825合金材料层，中间层为碳钢层；上、下两层Incoloy 825合金材料层厚度为1～10mm，碳钢层的厚度为8～50mm；相邻两层之间为冶金结合；

步骤2：层状复合板材采用“V+I+V”特型复合坡口设计，上层Incoloy 825合金材料层和下层Incoloy 825合金材料层的同侧均为“V”型坡口，坡口深度为1～13mm，且深度大于所在Incoloy 825合金材料层厚度，坡口夹角为80～100°，坡口外沿宽度为10～25mm；中间碳钢层为“I”型坡口，坡口深度为中间碳钢层全壁厚度；Incoloy 825合金材料层的“V”型坡口与中间碳钢层的“I”型坡口交汇于中间碳钢侧；

步骤3：完成坡口加工后，组对的层状复合板从一侧每隔500mm长进行定位点焊，点焊后组对的层状复合板材坡口间有0.5～1.0mm宽的间隙；

步骤4：完成定位点焊后，对中间碳钢层进行焊接，形成碳钢层熔敷金属区，焊接过程中上、下两层Incoloy 825合金材料层的坡口内及附近区域10～20mm宽范围进行惰性气体保护；

步骤5：中间碳钢层完成焊接后空冷至室温，对上、下两层Incoloy 825合金材料层的“V”型坡口进行清渣处理，清渣后打磨、抛光，使“V”型坡口最低点处于中间碳钢层的厚度尺寸范围内，最后用丙酮和乙醇进行清洗且迅速吹干；