[发明专利]用于复合板制压力容器的异种材料焊接结构

说明书

本发明涉及一种用于复合板制压力容器的异种材料焊接结构，用于接合管状的第一焊接件(1)和管状的第二焊接件(3)，所述焊接结构包括：堆焊层(2)，设置于第一焊接件(1)和第二焊接件(3)的内表面；过渡层(5)，覆盖于第一焊接件(1)的端部；焊缝(4)，形成于过渡层(5)与第二焊接件(3)的端部之间，且焊缝(4)的剖面为扇形，扇形圆心角朝向第一焊接件(1)和第二焊接件(3)的外部；根部间隙(6)，被堆焊层(2)、过渡层(5)、焊缝(4)和第二焊接件(3)的端部包围。该焊接结构能够有效隔离焊缝与腐蚀介质，而且可无需清根或清根量很小。

技术领域

本发明涉及石油化工、煤化工等应用的压力容器焊接领域，特别涉及一种用于复合板制压力容器的异种材料焊接结构。

背景技术

随着国内加工的高硫和高酸原油越来越多，以及对清洁能源的需求越来越大，炼油和煤化工装置大量上马。这些装置的特点之一是脱硫后形成大量硫化氢(H₂S)，因此在一些部位形成低温H₂S腐蚀环境。为了克服这种腐蚀，需要采用复合板制造压力容器。

复合板压力容器的壳体基层采用低合金钢和碳钢，用来承压，覆层采用不锈钢，用来接触腐蚀介质。在复合板压力容器上封头顶部和下封头底部，一般设置介质入口和介质出口。图1示出了复合板压力容器下封头13处的剖视图，如图1所示，在下封头13的介质出口处的壳体上焊接一水平短管，然后再焊接一弯管和竖直管伸出容器裙座11。介质出口的直径一般比较小，无法采用复合板制造弯管，只能采用不锈钢无缝钢管制造弯管，水平短管则采用低合金钢和碳钢钢管或锻件，这样在水平短管与弯管连接处就存在异种材料焊接问题，附图标记12指示了焊接部位。

众所周知，低温H₂S腐蚀为电化学腐蚀，低合金钢和碳钢与不锈钢焊接以后，如果不进行任何处理，两种钢材之间将存在很大电位差，会加剧腐蚀。目前只是将两个焊接件采用焊材焊接在一起，没有采取隔离措施，发生了很多由于电化学腐蚀造成的腐蚀泄露情况，因此期待一种能够隔离腐蚀介质的焊接结构。

专利CN101890562B公开了一种接管安全端异种金属焊接工艺，其采用过渡层和焊面层。该方案的缺点在于焊接时将耐蚀层和承压焊缝混在一起，可能对耐蚀层造成不利影响。此外，采用该结构焊接时必须进行清根处理，否则很难焊透。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于复合板制压力容器的异种材料焊接结构，其能够隔离焊缝与腐蚀介质。

本发明采用以下解决方案：

一种用于复合板制压力容器的异种材料焊接结构，用于接合管状的第一焊接件和管状的第二焊接件，其特征在于，所述焊接结构包括：

堆焊层，设置于所述第一焊接件和第二焊接件的内表面；

过渡层，覆盖于所述第一焊接件的端部；

焊缝，形成于所述过渡层与所述第二焊接件的端部之间，且所述焊缝的剖面为扇形，扇形圆心角朝向所述第一焊接件和第二焊接件的外部；

根部间隙，被所述堆焊层、过渡层、焊缝和所述第二焊接件的端部包围。

优选地，所述堆焊层的厚度为4-6mm。

优选地，所述过渡层的厚度为4-8mm。

优选地，所述根部间隙的宽度b为1-2mm，高度p为1-2mm。

优选地，所述第一焊接件由碳钢或低合金钢制成，所述第二焊接件由不锈钢或耐蚀合金制成。

优选地，根据所述第一焊接件和第二焊接件的材料选择所述过渡层、堆焊层和焊缝的材料。

优选地，所述焊缝的材料与所述第二焊接件的材料相同。

优选地，所述堆焊层的端部与所述第二焊接件之间形成圆弧过渡。