[发明专利]一种双金属复合管不锈钢埋弧焊焊丝化学成分设计方法

说明书

本发明提供一种双金属复合管不锈钢埋弧焊焊丝化学成分设计方法，包括以下步骤：测量双金属复合管复层不锈钢板埋弧焊焊缝基层熔化区、焊丝熔敷填充区面积，确定提高双金属复合管复层不锈钢埋弧焊焊丝各个合金元素含量；根据设计要求确定双金属复合管基层合金元素含量和双金属复合管复层不锈钢合金元素含量；确定补偿双金属复合管复层不锈钢焊缝中合金元素含量的方法；设计双金属复合管不锈钢埋弧焊焊丝化学成分。本发明设计解决了采用埋弧焊工艺焊接双金属复合管复层不锈钢焊缝Cr、Ni、Mo、Mn、Si等合金元素偏低、影响复层不锈钢焊缝耐蚀性的问题。同时不需要添加或改造焊接装备，利用现有焊接装备即可完成双金属复合管复层不锈钢埋弧焊焊接。

技术领域

本发明涉及埋弧焊焊丝材料领域，特别是一种双金属复合管埋弧焊焊丝化学成分设计方法。

背景技术

在油气集输过程中，由于油气中含有大量的H₂S、CO₂和Cl^-等腐蚀介质，对集输管线会造成严重的腐蚀破坏，普通的碳钢管不能满足管道的安全服役要求。双金属复合管由于结合了碳钢管高强度、高韧性的力学性能和耐蚀合金管良好的耐腐蚀性能，综合性能优良、性价比高，是解决油气田集输管道腐蚀问题的有效方法之一。在集输管线设计时，可以根据输送压力和介质的腐蚀特点进行基层材料和复层材料的选择，满足管线的集输要求。由于不锈钢复合钢管的两种材质具有不同化学成分，在焊接过程中容易造成复层不锈钢焊缝合金元素含量的稀释，影响双金属复合管复层不锈钢焊缝的耐蚀性。为了避免双金属复合管焊接过程中复层不锈钢焊缝出现的合金元素含量稀释致使含量偏低，常用方法之一是在双金属复合管复层与基层界面处设计并焊接过渡层，匹配复层不锈钢板对应的焊丝焊接复层不锈钢；常用方法之二是在基层焊接完成后匹配复层不锈钢板对应的焊带电渣堆焊；常用方法之三是匹配比复层不锈钢板Cr、Ni、Mo、Mn、Si等合金元素含量高的不锈钢焊丝埋弧自动焊。前述双金属复合钢管焊接方法一、二其优点是复层不锈钢焊缝稀释率较低，缺点是焊接效率低，并且在碳钢焊管生产线焊接需要添加或改造焊接装备；前述双金属复合钢管焊接方法三其优点是焊接效率高，利用现有碳钢焊管生产线焊接装备即可完成焊接，缺点是稀释率高，对Cr、Ni、Mo、Mn、Si等合金元素含量不高的复层不锈钢板尽管匹配比复层不锈钢板Cr、Ni、Mo、Mn、Si等合金元素含量高的不锈钢焊丝可以补偿复层不锈钢焊缝中Cr、Ni、Mo、Mn、Si等合金元素含量的稀释，但无法做到与复层不锈钢板Cr、Ni、Mo、Mn、Si等合金元素含量一致，影响复层不锈钢焊缝耐蚀性能，特别是对Cr、Ni、Mo、Mn、Si等合金元素含量较高的复层不锈钢板焊接会出现找不到Cr、Ni、Mo、Mn、Si等合金元素含量更高的不锈钢焊丝，从而影响具有焊接效率高这一优点的不锈钢复合管埋弧焊工艺方法的推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双金属复合管不锈钢埋弧焊焊丝化学成分设计方法，设计对应双金属复合管复层不锈钢化学成分的埋弧焊焊丝，解决采用埋弧焊工艺焊接双金属复合管复层不锈钢焊缝中Cr、Ni、Mo、Mn、Si合金元素含量偏低、影响双金属复合管复层不锈钢焊缝耐蚀性问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种双金属复合管不锈钢埋弧焊焊丝化学成分设计方法，包括以下步骤：

S1、测量双金属复合管复层不锈钢板埋弧焊焊缝基层熔化区、焊丝熔敷填充区面积，确定提高双金属复合管复层不锈钢埋弧焊焊丝各个合金元素含量；

S2、根据设计要求确定双金属复合管基层合金元素含量和双金属复合管复层不锈钢合金元素含量；确定补偿双金属复合管复层不锈钢焊缝中合金元素含量的方法；

S3、设计双金属复合管不锈钢埋弧焊焊丝化学成分；

通过以上步骤实现双金属复合管不锈钢埋弧焊焊丝化学成分设计。

优选方案中，在步骤S1中，还包括：

S11、设计双金属复合管复层不锈钢板焊接坡口尺寸；