一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构及焊接工艺的制作方法

本发明涉及复合板焊接，特别涉及一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构及焊接工艺。

背景技术：

1、随着我国石化工程行业的平稳健康发展，高压、高温、腐蚀条件下服役的容器设备越来越多，这就要求很多容器设备要具有耐高温、耐腐蚀、耐高压等技术性能指标。

2、钛材凭借其良好的耐蚀性能广泛地应用于化工容器制造中，但是钛材价格相对较高，为了降低容器的制造成本，通常在选材设计上会采用钛-钢复合板，复合板基层的低合金钢保证设计强度及力学性能，复层的钛与介质接触起到防腐蚀作用。由于钢中的铁在钛中的溶解度极低，难以采用熔焊的方式将复层钛和基层钢直接焊接在一起，所以在化工容器的钛-钢复合板的焊接时，通常按图1的结构，将钛复层2加工出台阶使焊接接头处的钢和钛分开，先采用氩弧焊、焊条电弧焊或埋弧焊的方式将基层低合金1焊接完成形成基层钢焊缝5，然后在复层台阶处垫上钛垫板3使钛复层2与钛垫板3平齐，贴上钛盖板4，将钛复层2与钛盖板4之间采用氩弧焊形成钛焊缝7，从而完成钛-钢复合板的焊接接头，此焊接接头的缺点是：当钛焊缝7失效时，腐蚀介质会通过钛盖板4、钛垫板3及低合金钢基层1之间的缝隙直接接触到低合金钢1及基层钢焊缝5，使其快速腐蚀造成焊接接头失效，容器泄露，发生生产安全事故。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的现有的钛-钢复合板的焊接接头容易失效泄露的问题，本发明提供一种不容易失效泄露的钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构及焊接工艺。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构，包括待焊接的至少两个复合板，复合板包括低合金基层、钛复层和位于两者之间的不锈钢中间层，相邻的低合金基层之间通过基层钢焊缝连接，相邻的不锈钢中间层之间通过中间层堆焊焊缝连接，不锈钢堆焊焊缝上覆盖有与钛复层平齐的钛垫板，钛垫板外侧覆盖有钛盖板，所述的钛盖板与钛复层之间通过复层钛焊缝连接。

4、进一步的，所述的低合金基层上设有第一待焊接坡口，所述的第一待焊接坡口的第一坡面相对于竖直方向的坡角为a1。

5、进一步的，所述的不锈钢中间层设有第二待焊接坡口，第二待焊接坡口的第二坡面相对于竖直方向的坡角为a2，a2＝30～45°，所述的低合金基层靠近不锈钢中间层的一侧设有梯形焊接钝口，所述的梯形焊接钝口的侧面为第三坡面，第三坡面与第二坡面对接且坡角相同。

6、进一步的，所述的梯形焊接钝口的上底面一端与第一坡面的坡底相交，另一端与第三坡面的坡底相交，梯形焊接钝口的深度与不锈钢中间层的厚度之和l2与不锈钢中间层的厚度t2的关系为：l2＝t2+(0.5～1.5)mm，梯形焊接钝口的上底面的长度l3＝5～8mm。

7、进一步的，所述的钛复层端部设有剔边直口，剔边直口的侧面与第一坡面的坡底的水平距离为l1，且l1＝l3+l2*tana2+(8～10)mm。

8、进一步的，两个复合板焊接时，两个复合板的第一坡面的坡底之间的水平间隙为l4,且l4＝2～4mm。

9、进一步的，钛垫板与钛复层之间留有间隙l5，且l5＝0～1mm。

10、进一步的，钛盖板与钛复层重叠部分的长度为l6，且l6＝10～15mm。

11、一种用于实现上述的钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构的焊接工艺，包括以下步骤：

12、s 1：加工出复合板的钛复层的剔边直口；

13、s2：加工出复合板的低合金层的第一待焊接坡口；

14、s3：加工出复合板的不锈钢中间层的第二待焊接坡口，加工出复合板的低合金基层的梯形焊接钝口；

15、s4：将两块待焊接复合板的低合金基层先进行焊接，在第一待焊接坡口处形成基层钢焊缝；

16、s5：在第二待焊接坡口和梯形焊接钝口处进行焊接，形成中间层堆焊焊缝；

17、s6：打磨中间层堆焊焊缝的外表面，使之与不锈钢中间层齐平；

18、s7：在间层堆焊焊缝上垫上钛垫板，钛垫板表面与钛复层表面平齐；

19、s8：钛垫板及钛复层上覆盖钛盖板,将钛盖板与钛复层进行焊接，形成复层钛焊缝。

20、有益效果：

21、(1)本发明的复合板采用不锈钢中间层，因不锈钢的耐腐蚀效果优于低合金钢基层，隔绝了腐蚀介质直接接触低合金钢基层造成基层及钢焊缝迅速被腐蚀泄露带来的问题；

22、(2)当复层钛焊缝失效时，腐蚀介质沿着钛盖板、钛垫板、钛复层之间的间隙接触到中间层不锈钢和中间层堆焊焊缝，从而通过特定的检漏装置及时发现复层钛焊缝的失效，进行及时完成钛复层的返修，提高复合板制化工容器设备的运行安全性，延长设备的使用寿命；

23、(3)不锈钢中间层上的第二焊接坡口防止在中间层堆焊焊缝中产生台阶根部的未熔合及未焊透焊接缺陷；

24、(4)梯形焊接钝口具有一定的深度，保证中中间层堆焊焊缝的焊接质量，可以保证中间层堆焊焊缝的耐蚀层化学成分达到不锈钢中间层的要求，减小基层低合金基层的稀释影响；

25、(5)梯形焊接钝口具有一定的长度，防止低合金基层焊接时，将不锈钢中间层材料熔化进入基层钢焊缝中而产生基层焊接缺陷；

26、(6)钛-不锈钢-钢的复合板材料性能好，加工尺寸不受限制，宽度和厚度可以加工较大尺寸的设备。

技术特征：

1.一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构，其特征在于:包括待焊接的至少两个复合板，复合板包括低合金基层(1)、钛复层(2)和位于两者之间的不锈钢中间层(6)，相邻的低合金基层(1)之间通过基层钢焊缝(5)连接，相邻的不锈钢中间层(6)之间通过中间层堆焊焊缝(8)连接，不锈钢堆焊焊缝上覆盖有与钛复层(2)平齐的钛垫板(3)，钛垫板(3)外侧覆盖有钛盖板(4)，所述的钛盖板(4)与钛复层(2)之间通过复层钛焊缝(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构，其特征在于：所述的低合金基层(1)上设有第一待焊接坡口(11)。

3.根据权利要求2所述的一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构，其特征在于：所述的不锈钢中间层(6)设有第二待焊接坡口(61)，第二待焊接坡口(61)的第二坡面(62)相对于竖直方向的坡角为a2，所述的低合金基层(1)靠近不锈钢中间层(6)的一侧设有梯形焊接钝口(13)，所述的梯形焊接钝口(13)的侧面为第三坡面(14)，第三坡面(14)与第二坡面(62)对接且坡角相同。

4.根据权利要求3所述的一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构，其特征在于：所述的梯形焊接钝口(13)的上底面(131)一端与第一坡面(12)的坡底相交，另一端与第三坡面(14)的坡底相交，梯形焊接钝口(13)的深度与不锈钢中间层(6)的厚度之和l2与不锈钢中间层(6)的厚度t2的关系为：l2＝t2+(0.5～1.5)mm，梯形焊接钝口(13)的上底面(131)的长度l3＝5～8mm。

5.根据权利要求4所述的一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构，其特征在于：所述的钛复层(2)端部设有剔边直口(21)，剔边直口(21)的侧面与第一坡面(12)的坡底的水平距离为l1，且l1＝l3+l2*tana2+(8～10)mm。

6.根据权利要求1所述的一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构，其特征在于：两个复合板焊接时，两个复合板的第一坡面(12)的坡底之间的水平间隙为l4,且l4＝2～4mm。

7.根据权利要求1所述的一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构，其特征在于：钛垫板(3)与钛复层(2)之间留有间隙l5，且l5＝0～1mm。

8.根据权利要求1所述的一种钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构，其特征在于：钛盖板(4)与钛复层(2)重叠部分的长度为l6，且l6＝10～15mm。

9.一种用于实现如权利要求5所述的钛-不锈钢-钢三层复合板焊接结构的焊接工艺，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结本发明涉及复合板焊接技术领域，特别涉及一种钛‑不锈钢‑钢三层复合板焊接结构及焊接工艺，焊接结构包括待焊接的至少两个复合板，复合板包括低合金基层、钛复层和位于两者之间的不锈钢中间层，相邻的低合金基层之间通过基层钢焊缝连接，相邻的不锈钢中间层之间通过中间层堆焊焊缝连接，不锈钢堆焊焊缝上覆盖有与钛复层平齐的钛垫板，钛垫板外侧覆盖有钛盖板，钛盖板与钛复层之间通过复层钛焊缝连接，本发明的复合板采用不锈钢中间层，因不锈钢的耐腐蚀效果优于低合金钢基层，隔绝了腐蚀介质直接接触低合金钢基层造成基层及钢焊缝迅速被腐蚀泄露带来的问题。技术研发人员：刘鸿彦,李卫华,杜永勤,孙修圣受保护的技术使用者：南京宝色股份公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13