一种不锈钢外复合管的制管焊接方法技术

本发明专利技术公开一种不锈钢外复合管的制管焊接方法，采用钨极氩弧焊直接在不锈钢复合板弯折成的管坯间隙处下部进行焊接，将不锈钢复合板材的基层碳钢焊接后自动形成下凹形式的焊缝，将焊缝经强制水冷后，采用熔化极气体保护焊在焊缝上进行盖面焊接直至焊后焊缝余高在1～1.50mm，然后经喷水冷却，即完成不锈钢外复合管的制管焊接。本发明专利技术提供的焊接方法较现有方法更加简单，不锈钢外复合材料制管无须打坡口，一次就能成型，且因保护气氛是气体，在达到耐蚀性好的同时相比于其他焊接方法的成本更低。本发明专利技术既保证了不锈钢复合材料外复合管焊缝强度高于母材，又保证了不锈钢复合材料焊缝具有良好的防腐性能。

【技术实现步骤摘要】
一种不锈钢外复合管的制管焊接方法
本专利技术涉及一种不锈钢外复合管的制管焊接方法，属于制管焊接

技术介绍
不锈钢外复合管是最新开发的一个钢管品种。制管材料即不锈钢复合材料采用普通碳素钢作为基层材料，不锈钢作为复层材料，通过冶金结合方式成为基层（碳钢）具有足够的结构强度、复层（不锈钢）具有足够的耐腐蚀性能以及较好的装饰性能的新型不锈钢复合材料。不锈钢外复合管是以不锈钢层作为管子的外表面层，具有装饰性和耐腐蚀性，以碳钢作为管子的内表面层，具有足够的机械强度。在相关复合材料制管技术中，是将不锈钢复合材料卷起并在卷起的两端之间进行焊合，从而形成中空管状体。现有的焊接通常以坡口焊接方式为主，具体工艺是；先在待焊接的两接口处设坡口——用碳钢焊条（丝）做打底焊——再进行中间层焊接——机械加工使焊缝形成凹槽——再在凹槽中进行不锈钢盖面焊。存在以下缺点：焊接工序繁杂：需要预先设坡口，焊完碳钢焊缝后，需要在焊缝上机械加工出凹槽，再进行不锈钢焊；焊材消耗量大：焊接效率低：多次反复加工。因此，有必要对现有技术加以改进。
技术实现思路
为解决不锈钢外复合管在制管时焊接工序繁杂、焊材消耗量大、焊接效率低等问题，本专利技术提供一种不锈钢外复合管的制管焊接方法，以减少焊接工序，避免焊材浪费，提高焊接效率。本专利技术通过以下技术方案实现：一种不锈钢外复合管的制管焊接方法，其特征在于经过下列各步骤：（1）采用钨极氩弧焊，直接在不锈钢复合板弯折成的管坯间隙处下部进行焊接，控制钨极氩弧焊焊缝下凹深度为0.20～1.00mm，保证基层碳钢材料的焊缝强度，并为熔化极气体保护焊预留出下凹的焊接空间；（2）步骤（1）的钨极氩弧焊焊接完成后，经自然缓冷后，用常温水以0.3～1.0m3/min的水流对焊缝进行强制水冷；（3）清除步骤（2）强制水冷后的焊缝焊渣；（4）用熔化极气体保护焊在步骤（3）的焊缝上进行不锈钢盖面焊接，直至最终焊缝余高为1～1.50mm，以减少后续加工中焊缝打磨的打磨量；（5）步骤（4）的熔化极气体保护焊焊接完成后，经自然缓冷，用常温的水以0.3～1.0m3/min的水流对焊缝进行强制水冷，得到不锈钢外复合管。所述步骤（1）的焊接是在不锈钢复合板弯折成的管坯的移动过程中进行的，移动速度为0.3～2.0m/min。所述步骤（1）的管坯间隙为0.2～2mm。所述步骤（1）的钨极氩弧焊的焊接电压为6～18V，焊接电流为100～350A，焊接速度即移动速度。所述步骤（3）的清除是通过清洗辊对焊缝进行清理。是为保障步骤（4）的熔化极气体保护焊的焊接质量。这是因为在进行钨极氩弧焊焊接时，焊缝周围的氧化物、杂质等焊渣会浮在焊缝表面，并呈点状零散分布，这样会造成熔化极气体保护焊时的电弧不稳定，影响焊接的稳定性和焊接质量。所述步骤（4）的熔化极气体保护焊的焊接条件如下：焊接电压为20～36V，焊接电流为100～250A，送焊丝速度为4～20m/min，焊接速度即移动速度，焊丝伸出长度为8～18mm；保护气体为：压强为3～15MPa、氩气（Ar）或氦气（He）所占比例＞80%、二氧化碳（CO2）或氧气（O2）所占比例＜20%的混合气体。所述步骤（4）的熔化极气体保护焊采用不锈钢焊丝，且不锈钢焊丝中的镍、铬含量高于复层不锈钢材料中的镍、铬含量，用以弥补焊缝熔池的碳钢成分与不锈钢焊丝成分混溶造成的焊缝镍、铬含量下降，以保证焊缝防腐性能。所述步骤（4）的熔化极气体保护焊的焊缝宽度大于步骤（1）的钨极氩弧焊焊缝的宽度。所述步骤（2）和步骤（5）中的自然缓冷是：不锈钢复合板弯折成的管坯以0.3～2.0m/min的移动速度，移动500±300mm而完成的自然冷却。所述步骤（2）的强制水冷使焊缝降温至60±40℃，以防止熔化极气体保护焊焊接后的焊缝出现层间裂纹。所述步骤（5）的强制水冷使焊缝降温至室温，以便于制管的后续加工工序能顺利进行。本专利技术的钨极氩弧焊、自然缓冷、强制水冷、焊渣清除、熔化极气体保护焊、再自然缓冷、再强制水冷，均是在不锈钢复合板弯折成的管坯的移动过程中依次进行的，不锈钢复合板弯折成的管坯的移动速度控制在0.3～2.0m/min。本专利技术具备的优点和效果：本专利技术提供的焊接方法较现有方法更加简单，不锈钢外复合材料制管时无须打坡口，无需在基层碳钢焊缝上机械加工出凹槽，有效节约焊材，通过钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊的连续焊接，一次就能使不锈钢外复合管成型，且因保护气氛是气体，在达到耐蚀性好的同时相比于其他焊接方法的成本更低。本专利技术既保证了不锈钢复合材料外复合管焊缝强度高于母材，又保证了不锈钢复合材料焊缝具有良好的防腐性能，生产的不锈钢复合材料外复合管经表面处理后，以国标GB/T10125-1997《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》为标准，对焊缝进行中性盐雾试验测试，焊缝经1500小时的中性盐雾试验，无锈蚀；按国标GB/T246-1997《金属管压扁试验方法》进行检验，焊缝无裂纹。附图说明图1为不锈钢外复合管的制管焊接工艺控制示意图；图2为步骤（1）钨极氩弧焊焊接后的示意图；图3为步骤（2）熔化极气体保护焊焊接后的示意图。1—待焊接的不锈钢外复合管；2—立辊对；3—钨极氩弧焊焊枪；5—强制水冷水枪；6—清洗辊；8—熔化极气体保护焊焊枪；11—不锈钢复层；12—基层碳钢；13—钨极氩弧焊焊缝；14—熔化极气体保护焊焊缝。具体实施方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明。实施例采用牌号为SUS304+Q235的不锈钢复合板材，化学成分详见表1。表1不锈钢复合材料复层化学成分（%）CMnSiSPCrNiN0.0581.260.390.0290.02818.148.020.0520实施例采用的不锈钢焊丝的化学成分详见表2和3：表2CHM-308不锈钢焊丝化学成分（%）CMnSiSPCrNiMoCu0.051.790.480.0130.02219.729.400.0080.09表3CHM-308L不锈钢焊丝化学成分（%）CMnSiSPCrNiMoCu0.0241.720.480.0100.01819.769.830.0100.09实施例1如图1、2、3。将待焊接的2.0mm厚的不锈钢复合板（其中基层碳钢12厚度为1.6mm，不锈钢复层11厚度为0.4mm）通过焊接工艺前的管坯成型工艺制成待焊接的不锈钢外复合管1，固定于立辊对2内，以支撑待焊接的不锈钢外复合管1，立辊对2用于固定、导向不锈钢外复合管，同时控制钨极氩弧焊的焊接间隙为0.2～0.8mm。钨极氩弧焊、自然缓冷、强制水冷、焊渣清除、熔化极气体保护焊、再自然缓冷、再强制水冷，均是在不锈钢复合板弯折成的管坯的移动过程中依次进行的，不锈钢复合板弯折成的管坯的移动速度为1.2m/min。（1）采用钨极氩弧焊焊枪3进行钨极氩弧焊，直接在不锈钢复合板弯折成的管坯间隙处下部（即基层碳钢12处）进行焊接，焊接条件如下：焊接电压为6～8V，焊接电流为100～140A，焊接速度即移动速度；控制钨极氩弧焊焊缝下凹深度为0.20～0.5mm，保证基层碳钢12的焊缝强度，并为熔化极气体保护焊预留出下凹的焊接空间；（2）步骤（1）的钨极氩弧焊焊接完成后，以1.2m/min的移动速度移动500mm完成自然缓冷后，通过强制水冷水枪5用常温水以0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种不锈钢外复合管的制管焊接方法，其特征在于经过下列各步骤：（1）采用钨极氩弧焊，直接在不锈钢复合板弯折成的管坯间隙处下部进行焊接，控制钨极氩弧焊焊缝下凹深度为0.20～1.00mm；（2）步骤（1）的钨极氩弧焊焊接完成后，经自然缓冷后，用常温水以0.3～1.0m3/min的水流对焊缝进行强制水冷；（3）清除步骤（2）强制水冷后的焊缝焊渣；（4）用熔化极气体保护焊在步骤（3）的焊缝上进行不锈钢盖面焊接，直至最终焊缝余高为1～1.50mm；（5）步骤（4）的熔化极气体保护焊焊接完成后，经自然缓冷，用常温的水以0.3～1.0m3/min的水流对焊缝进行强制水冷，得到不锈钢外复合管。

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢外复合管的制管焊接方法，其特征在于经过下列各步骤：（1）采用钨极氩弧焊，直接在不锈钢复合板弯折成的管坯间隙处下部进行焊接，控制钨极氩弧焊焊缝下凹深度为0.20～1.00mm；（2）步骤（1）的钨极氩弧焊焊接完成后，经自然缓冷后，用常温水以0.3～1.0m3/min的水流对焊缝进行强制水冷；（3）清除步骤（2）强制水冷后的焊缝焊渣；（4）用熔化极气体保护焊在步骤（3）的焊缝上进行不锈钢盖面焊接，直至最终焊缝余高为1～1.50mm；（5）步骤（4）的熔化极气体保护焊焊接完成后，经自然缓冷，用常温的水以0.3～1.0m3/min的水流对焊缝进行强制水冷，得到不锈钢外复合管。2.根据权利要求1所述的制管焊接方法，其特征在于：所述步骤（1）的焊接是在不锈钢复合板弯折成的管坯的移动过程中进行的，移动速度为0.3～2.0m/min。3.根据权利要求2所述的制管焊接方法，其特征在于：所述步骤（1）的管坯间隙为0.2～2mm。4.根据权利要求2所述的制管焊接方法，其特征在于：所述步骤（1）的钨极氩弧焊的焊接电压为6～18V，焊接电流为100～350A，焊接速度即移动速度。5.根据权利要求2所述的制管焊接方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张竹明，杜顺林，尹正培，应铖，张跃，李俊兴，王云春，武绍权，邓增勇，张凤珍，李永昌，
申请(专利权)人：云南昆钢新型复合材料开发有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53