1.本发明属于焊接技术领域，具体涉及的是一种提高大口径薄壁双相不锈钢接头焊后综合性能的方法。
背景技术：
2.双相不锈钢是一种重要的高强度、耐腐蚀的工程结构材料，其组织主要由铁素体相和奥氏体相两相组成，通过降c增n的技术提高了双相不锈钢的综合性能，尤其是强度、疲劳性能和抗敏化性能有了明显的提高。
3.双相不锈钢不锈钢接头一般要经过固溶处理，通过合理的焊后热处理工艺消除焊接产生的σ相，从而改善接头的强度和抗晶界腐蚀性能。但是，热处理会改变α/γ相的比例从而使得材料出现软化，尤其对于薄壁大口径的双相不锈钢焊管，热处理后会出现明显的塌陷变形，严重影响管材的圆度，后期的精整工艺的工作量加大，并增加了管材的内部变形应力，严重影响管材的质量和生产效率。
4.目前，关于大口径薄壁双相不锈钢焊接技术还未见大量报道，并且现有的技术均需要对热处理后的焊管进行大量的精整工序来降低塌陷变形，成本大、效率低、工作环境恶劣。因此，深入研究大口径薄壁双相不锈钢焊接及其焊后热处理工艺具有非常重要的意义。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，解决大口径薄壁双相不锈钢管材焊态性能不足、热处理态焊管塌陷变形的技术问题，本发明提供一种提高大口径薄壁双相不锈钢接头焊后综合性能的方法。本发明结合焊接工艺调控、辅助热处理装置开发和焊后热处理设计，有助于提高大口径薄壁双相不锈钢的生产环境和效率，扩大双相不锈钢的应用市场。
6.为了解决上述问题，本发明的技术方案为：
7.一种提高大口径薄壁双相不锈钢接头焊后综合性能的方法，包括以下步骤：
8.s1、焊接：
9.s1
‑
1、对待焊接的双相不锈钢板材进行焊前处理，焊接坡口设计为y型坡口，钝边为2
±
0.25mm，单边坡口角度为30
‑
32
°
，并对坡口及边缘区域进行去污、去毛刺和烘干处理，留待后步使用；
10.s1
‑
2、对步骤s1
‑
1准备好的原材料板材折弯成型，并且合缝点焊固定连接，点焊过程控制点焊顺序和焊点间距，点焊完成后对焊点位置进行打磨、去污处理，并调整管材圆度；
11.s1
‑
3、对步骤s1
‑
2点焊后的管材进行等离子弧打底焊接，打底焊接工艺参数如下：焊接电流为240
‑
260a，焊接电压为29
‑
32v，焊接速度为90
‑
110mm/min，离子气流量为4
‑
5l/min，保护气采用氩气，气体流量20
‑
25l/min；然后对打底焊接后的焊缝仔细检查并打磨；
12.s1
‑
4、对步骤s1
‑
3打底焊接后的管坯进行直缝填充焊接，直缝填充焊接工艺参数如下：焊接材料选用型号为er2209、直径为φ1.2mm的焊丝，焊接电流为270
‑
300a，焊接电压
为28
‑
30v，焊接速度为90
‑
110mm/min，送丝速度为1400
‑
1600mm/min，保护气体采用氩气，气体流量20
‑
25l/min，直缝填充焊接过程中严格控制焊道层间温度≤100℃；
13.s1
‑
5、对步骤s1
‑
4直缝填充焊后的焊缝进行盖面焊接，盖面焊接工艺参数如下：焊接材料选用选用型号为er2209、直径为φ1.2mm的焊丝，焊接电流为270
‑
300a，焊接电压为14
‑
16v，焊接速度为90
‑
110mm/min，送丝速度为1400
‑
1600mm/min，保护气体采用氩气，气体流量为20
‑
25l/min；盖面焊接后将钢管两边距管端约101.6mm范围内的内焊缝余高进行打磨，完成大口径薄壁双相不锈钢接头的焊接，然后对接头进行x射线探伤检测及外观检测；
14.s2、焊后热处理：
15.s2
‑
1、步骤s1
‑
5制得的接头内腔中安装防变形衬套，并在接头的外壁上采用tig点焊固定防变形肋板；
16.s2
‑
2、固溶处理：将步骤s2
‑
1固定好的接头坯料进行固溶处理，固溶处理工艺参数如下：热处理温度为1040～1100℃，升温速度为10℃/min，保温15min后水冷至室温；
17.s2
‑
3、步骤s2
‑
2固溶处理结束后拆除接头上安装的防变形衬套和防变形肋板，并对点焊位置进行打磨、抛光处理，完成大口径薄壁双相不锈钢接头焊后热处理。
18.进一步地，所述步骤s1
‑
2中，焊点间距为50mm。
19.进一步地，所述步骤s1
‑
4中，管坯直径为800
‑
1200mm，管坯长度为6000mm，焊接厚度为5
‑
8mm。
20.进一步地，所述步骤s3、步骤s4和步骤s5中氩气的纯度为99.99％。
21.进一步地，所述步骤s4和步骤s5中，对前一道焊道检测、清理后再进行后一道焊道焊接。
22.与现有技术相比本发明的有益效果为：
23.1、焊接工艺调控，焊接过程中根据双相钢材料的特性严格控制焊接热输入，降低σ相的析出；
24.2、热处理工艺调控，调控α/γ两相的相对含量并消除有害的σ相，同时计算分析焊后管材的应力分布规律，于管材内部装配防止热处理过程中焊管变形的辅助装置，获得的焊管具有优良的综合性能并无明显的塌陷变形，明显的减少了后续的精整工序，产品性能大幅提升，降低成本，改善工作环境。
具体实施方式
25.下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
26.实施例1
27.将通过卷曲变形的2205双相不锈钢作为基体材料，材料尺寸参数为6000mm(长)
×
8mm(厚)
×
1200mm(直径)，焊前通过折弯工序保证材料的圆形度。
28.一种提高大口径薄壁双相不锈钢接头焊后综合性能的方法，包括以下步骤：
29.s1、焊接：
30.s1
‑
1、对待焊接的双相不锈钢板材进行焊前处理，焊接坡口设计为y型坡口，钝边为1.75mm，单边坡口角度为30
°
，焊前通过机械打磨的方法清理焊接端面及附近区域：利用角磨机去除坡口及附近区域的氧化皮、毛刺等缺陷，采用砂纸、抹布去除油污和水质，保证焊接位置的洁净度，留待后步使用；
31.s1
‑
2、对步骤s1
‑
1准备好的原材料板材折弯成型，并且合缝点焊固定连接，点焊过程均匀布置焊点位置，焊点间距为50mm，点焊完成后对焊点位置进行打磨、去污处理，并调整管材圆度；
32.s1
‑
3、对步骤s1
‑
2点焊后的管材进行等离子弧打底焊接，打底焊接工艺参数如下：焊接电流为240a，焊接电压为29v，焊接速度为90mm/min，离子气流量为4l/min，保护气采用纯度为99.99％的氩气，气体流量20l/min；然后对打底焊后的焊缝进行仔细检查，保证单面焊双面成形，最后对焊缝经过打磨、清渣的处理；
33.s1
‑
4、对步骤s1
‑
3打底焊接后的管坯采用钨极氩弧焊进行直缝填充焊接，直缝填充焊接工艺参数如下：焊接材料选用型号为er2209、直径为φ1.2mm的焊丝，焊接电流为270
‑
300a，焊接电压为28v，焊接速度为90mm/min，送丝速度为1400mm/min，保护气体采用氩气，气体流量20l/min，直缝填充焊接过程中严格控制焊道层间温度≤100℃，对前一道焊道检测、清理后再进行后一道焊道焊接；
34.s1
‑
5、对步骤s1
‑
4直缝填充焊后的焊缝进行盖面焊接(1道)，盖面焊接工艺参数如下：焊接材料选用选用型号为er2209、直径为φ1.2mm的焊丝，焊接电流为270a，焊接电压为14v，焊接速度为90mm/min，送丝速度为1400mm/min，保护气体采用纯度为99.99％的氩气，气体流量为20l/min；盖面焊接后将钢管两边距管端约101.6mm范围内的内焊缝余高进行打磨，完成大口径薄壁双相不锈钢接头的焊接；然后按照qw191.1要求对接头进行x射线探伤检测，并对焊缝外观按照asme锅炉及压力容器规范第ix卷qw
‑
194进行检测；并检测接头的抗拉强度，其强度为130.0mpa，延伸率为26.5％，接头符合标准要求；
35.s2、焊后热处理：
36.s2
‑
1、步骤s1
‑
5制得的接头内腔中安装防变形衬套，并在接头的外壁上采用tig点焊固定防变形肋板；
37.s2
‑
2、固溶处理：将步骤s2
‑
1固定好的接头坯料进行固溶处理，固溶处理工艺参数如下：热处理温度为1040℃，升温速度为10℃/min，保温15min后水冷至室温；
38.s2
‑
3、步骤s2
‑
2固溶处理结束后拆除接头上安装的防变形衬套和防变形肋板，焊管未发现明显的塌陷变形，并对点焊位置进行打磨、抛光处理，完成大口径薄壁双相不锈钢接头焊后热处理。
39.按照astm a262 e标准测试接头的抗晶间腐蚀性能，配制硫酸
‑
硫酸铜溶液为腐蚀介质，将接头试样在腐蚀介质中煮沸16h，然后进行弯曲，弯曲芯直径为5mm，弯曲角度为180
°
，表面通过10倍放大镜观察后无裂纹发现；按照astm a370标准进行拉伸性能测试，实验获得抗拉强度为800mpa，屈服强度为590mpa，延伸率为30％，均满足工艺评定要求；通过金相法观察分析接头微观组织，α/γ两相组织比为5.7，无明显的σ相出现。
40.总之，本实施例1：
41.(1).设计系统的焊接工艺并计算热输入量，结合组织分析和性能测试评估焊接热输入对接头性能的影响规律，严格采用最小热输入量的焊接工艺参数完成直缝焊接，保证焊接过程产生最小的残余应力和变形；
42.(2).设计系统的焊后热处理工艺，通过om、xrd和sem检测，分析热处理态焊缝中心和热影响区的σ相的数量和分布以及α/γ两相的比例；
43.(3).进行应力腐蚀和力学性能测试，经过综合分析比较，建立焊接工艺
‑
热处理工
艺
‑
微观组织
‑
力学性能之间的内在关系，获得组织优良、性能达标的焊接接头。
44.实施例2
45.将通过卷曲变形的2205双相不锈钢作为基体材料，材料尺寸参数为6000mm(长)
×
5mm(厚)
×
800mm(直径)，焊前通过折弯工序保证材料的圆形度。
46.一种提高大口径薄壁双相不锈钢接头焊后综合性能的方法，包括以下步骤：
47.s1、焊接：
48.s1
‑
1、对待焊接的双相不锈钢板材进行焊前处理，焊接坡口设计为y型坡口，钝边为2.25mm，单边坡口角度为32
°
，焊前通过机械打磨的方法清理焊接端面及附近区域：利用角磨机去除坡口及附近区域的氧化皮、毛刺等缺陷，采用砂纸、抹布去除油污和水质，保证焊接位置的洁净度，留待后步使用；
49.s1
‑
2、对步骤s1
‑
1准备好的原材料板材折弯成型，并且合缝点焊固定连接，点焊过程均匀布置焊点位置，焊点间距为50mm，点焊完成后对焊点位置进行打磨、去污处理，并调整管材圆度；
50.s1
‑
3、对步骤s1
‑
2点焊后的管材进行等离子弧打底焊接，打底焊接工艺参数如下：焊接电流为260a，焊接电压为32v，焊接速度为110mm/min，离子气流量为5l/min，保护气采用纯度为99.99％的氩气，气体流量25l/min；然后对打底焊后的焊缝进行仔细检查，保证单面焊双面成形，最后对焊缝经过打磨、清渣的处理；
51.s1
‑
4、对步骤s1
‑
3打底焊接后的管坯采用钨极氩弧焊进行直缝填充焊接，直缝填充焊接工艺参数如下：焊接材料选用型号为er2209、直径为φ1.2mm的焊丝，焊接电流为300a，焊接电压为29v，焊接速度为110mm/min，送丝速度为1600mm/min，保护气体采用氩气，气体流量25l/min，直缝填充焊接过程中严格控制焊道层间温度≤100℃，对前一道焊道检测、清理后再进行后一道焊道焊接；
52.s1
‑
5、对步骤s1
‑
4直缝填充焊后的焊缝进行盖面焊接(1道)，盖面焊接工艺参数如下：焊接材料选用选用型号为er2209、直径为φ1.2mm的焊丝，焊接电流为300a，焊接电压为15v，焊接速度为110mm/min，送丝速度为1600mm/min，保护气体采用纯度为99.99％的氩气，气体流量为25l/min；盖面焊接后将钢管两边距管端约101.6mm范围内的内焊缝余高进行打磨，完成大口径薄壁双相不锈钢接头的焊接；然后按照qw191.1要求对接头进行x射线探伤检测，并对焊缝外观按照asme锅炉及压力容器规范第ix卷qw
‑
194进行检测；并检测接头的抗拉强度，其强度为134.7mpa，延伸率为27.3％，接头符合标准要求；
53.s2、焊后热处理：
54.s2
‑
1、步骤s1
‑
5制得的接头内腔中安装防变形衬套，并在接头的外壁上采用tig点焊固定防变形肋板；
55.s2
‑
2、固溶处理：将步骤s2
‑
1固定好的接头坯料进行固溶处理，固溶处理工艺参数如下：热处理温度为1100℃，升温速度为10℃/min，保温15min后水冷至室温；
56.s2
‑
3、步骤s2
‑
2固溶处理结束后拆除接头上安装的防变形衬套和防变形肋板，焊管未发现明显的塌陷变形，并对点焊位置进行打磨、抛光处理，完成大口径薄壁双相不锈钢接头焊后热处理。
57.按照astm a262 e标准测试接头的抗晶间腐蚀性能，配制硫酸
‑
硫酸铜溶液为腐蚀介质，将接头试样在腐蚀介质中煮沸16h，然后进行弯曲，弯曲芯直径为5mm，弯曲角度为
180
°
，表面通过10倍放大镜观察后无裂纹发现；按照astm a370标准进行拉伸性能测试，实验获得抗拉强度为820mpa，屈服强度为600mpa，延伸率为32％，均满足工艺评定要求；通过金相法观察分析接头微观组织，α/γ两相组织比为5.5，无明显的σ相出现。
58.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。