[发明专利]一种碳钢表面堆焊双相耐腐蚀层的相比例控制方法

说明书

本发明公开了一种碳钢表面堆焊双相耐腐蚀层的相比例控制方法，具体过程为：在母材上依次堆焊过渡隔离层、填充层及盖面层；采用高镍超低碳奥氏体熔敷金属作为过渡隔离层；以高铬高镍不锈钢焊条进行大电流高效电弧堆焊，形成填充层，即超合金化的奥氏体‑铁素体双相组织的耐蚀堆焊层；堆焊过程中控制层间温度在120℃以下；用小电流的钨极氩弧焊进行盖面堆焊，形成盖面层；堆焊结束后不需要进行焊后热处理；焊后24小时进行渗透探伤，用铁素体测定仪对铁素体含量进行测定。本发明提供的焊接方法，可形成近似等比例的双相组织耐蚀堆焊层，且焊后不需要进行热处理，可简化加工工艺及降低制造成本。

技术领域

本发明涉及一种碳钢表面堆焊双相耐腐蚀层的相比例控制方法，属于化工装备的焊接加工技术领域。

背景技术

由奥氏体和铁素体构成的双相不锈钢具有较单相奥氏体不锈钢更为有益的耐腐蚀性能，其结构具有等比例的铁素体+奥氏体双相组织，因而兼有两相组织所具备的特征。双相不锈钢由于铁素体的存在，使得其屈服强度约为普通奥氏体不锈钢的2倍，而其中奥氏体的存在又保证了其良好的塑韧性。在抗应力腐蚀性能方面双相不锈钢具有显著优于奥氏体不锈钢的优势。在化工装备制造中常利用高性价比的碳钢表面复合一层双相耐腐蚀层制成复合材料，常用的有爆炸焊和电弧堆焊两种方法。

堆焊较于爆炸焊，具有工艺操作简单，方便灵活，不受环境的限制，且堆焊层与基材可实现100％的原子间冶金结合从而具有最佳结合强度的特点，因而在化工装备制造中广泛应用于压力容器衬里及管道内壁的制造加工。双相不锈钢的优异耐腐蚀性能取决于其内部奥氏体和铁素体组织的均衡相比例。根据Cr-Ni二元相图，当Cr、Ni含量分别为22％、5％时可在平衡状态下形成近似等比例的奥氏体+铁素体双相组织，但实际堆焊过程中的加热是一种非平衡的热过程，其组织转变动力学远偏离平衡态的状态，往往难以获得等比例的奥氏体+铁素体双相组织。采用常规焊条电弧焊方法常常表现为铁素体相含量偏低，一般仅能达到30％左右的水平；同时，工程应用中希望尽可能地提高堆焊效率。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种碳钢表面堆焊双相耐腐蚀层的相比例控制方法，采用高铬高镍超合金化的填充材料，综合利用焊条电弧焊和钨极氩弧焊两种方法热输入对组织转变的影响，形成近似等比例的双相耐蚀堆焊层，该方法焊后不需要进行热处理，可简化加工工艺及降低制造成本。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种碳钢表面堆焊双相耐腐蚀层的相比例控制方法，具体过程为：在母材上依次堆焊过渡隔离层、填充层及盖面层；

采用高镍超低碳奥氏体熔敷金属作为过渡隔离层；以高铬高镍不锈钢焊条进行大电流的高效电弧堆焊，形成填充层，即超合金化的奥氏体-铁素体双相组织的耐蚀堆焊层；堆焊过程中控制层间温度在120℃以下；用小电流的钨极氩弧焊进行盖面堆焊，形成盖面层；堆焊结束后不需要进行焊后热处理。

进一步地，堆焊操作之前，对母材进行打磨除锈处理，用有机溶剂擦洗去除油污，烘烤去除水分；然后对母材进行预热至100℃。

进一步地，对母材进行除油去锈后在24小时内进行堆焊，若超过24小时须重新进行所述除油去锈操作。

进一步地，堆焊过程中须等前一焊道自然冷却至120℃以下再进行下一道堆焊。

进一步地，所述过渡隔离层所用焊条为E309MoL，直径为4.0mm；E309MoL焊条熔敷金属化学成分满足(wt％)：C0.04％，Mn；0.5-2.5％，Si1.00％，Cr：22.0-25.0％，Ni:12.0-14.0％，Mo：2.0-3.0％，Cu0.75％，S0.03％，P0.04％。