[发明专利]一种不锈钢外复合管的制管焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不锈钢外复合管的制管焊接方法，属于制管焊接技术领域。

背景技术

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：焊完碳钢焊缝后还要机械加工凹槽；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。

发明内容

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，本发明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。

本发明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。

本发明的钨极氩弧焊、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。