[发明专利]一种预压应力双金属离心浇铸复合管端部法兰的焊接工艺

说明书

本发明公开了一种预压应力双金属离心浇铸复合管端部法兰的焊接工艺，该工艺包括以下步骤：在法兰的焊接面开坡口，对法兰进行焊前均匀预热使其升温至一定温度；再将法兰安装在双金属离心浇铸复合管的端部，采用点焊方式将法兰固定在双金属离心浇铸复合管上；然后对法兰与双金属复合管进行环焊连接。采用该工艺焊接的法兰能对复合管形成一定的压应力，这能有效地避免双金属复合管端部法兰焊接后因焊接残余应力引起的复合管层间分离的问题，极大地提高了双层双金属离心浇铸复合管道法兰连接接头的可靠性。

技术领域

本发明涉及特种金属管材制备技术领域，具体涉及一种预压应力双金属离心浇铸复合管端部法兰焊接工艺。

背景技术

预压应力双金属离心浇铸复合管在疏浚、采砂、采矿、水泥等行业有着广泛的应用，是近年快速发展的一种特种金属管道。通常情况下，双金属离心浇铸复合管的内层由耐磨性和耐腐蚀性较高的高铬铸铁组成，脆硬性较大；而外层则由强韧性较高的不锈钢或低碳钢组成。这种异质双金属复合管的内、外层之间通常会存在一些离心浇铸过程中产生的夹杂，使得界面的结合性能较差。通常情况下，复合管在制备过程中都会采用一定的技术手段使外层对内层产生一定的压应力，从而避免双金属复合管内、外层之间分离或者开裂。总体而言，相比传统的单金属管材，双金属离心浇铸复合管因为兼具了强韧性大、耐磨性高和耐腐蚀性强的优点而具有更长的服役寿命。

由于制备工艺的限制，双金属复合管的单管长度有限，实际使用时需要在复合管的端部焊接法兰，然后再通过法兰将复合管连接起来。然而，采用传统工艺在双金属离心浇铸复合管的端部焊接法兰时，法兰与复合管间的焊缝在凝固冷却过程中会产生很大的拉应力，使得复合管的外层与内层之间产生分离甚至裂纹。这将降低复合管高铬铸铁内层的冲击抗性，从而极大地缩短双金属复合管的服役寿命。因此，在复合管端部焊接法兰时，尽可能的避免环焊缝对复合管外层产生拉应力是提高复合管服役寿命的关键。

发明内容

本发明的目的在于解决现有双金属离心浇铸复合管端部法兰焊接工艺中因接头残余应力导致的双金属层间分离或开裂问题，旨在提供一种新型预压应力双金属离心浇铸复合管端部法兰焊接工艺。

为了实现上述目的，本发明所设计的预压应力双金属离心浇铸复合管端部法兰的焊接工艺，其特殊之处在于，包括以下步骤：

a、在法兰的焊接面开坡口，对法兰进行焊前预热使其升温至一定温度；

b、将法兰安装在双金属离心浇铸复合管的端部，采用点焊方式将法兰固定在双金属离心浇铸复合管上；

c、对法兰与双金属复合管进行环焊连接。

进一步地，所述步骤a中法兰焊前预热温度由下列关系式计算得出：

T_Y≥T+T_L

式中T_Y——法兰焊前预热温度；

T——法兰理论预热温度；

T_L——法兰装配、焊接过程中的温度降低值；

T₀——环境温度。

μ——刚度系数；

D——法兰内径；

α₁——复合管外层材料的热膨胀系数；

α₂——法兰的线膨胀系数；

q_w——单位长度焊缝热输入；

L₀——法兰外圆半径与内圆半径之差；

c——法兰比热容；