一种AISI4130钢和Inconel625镍基合金堆焊工艺方法与流程

文档序号:37339720发布日期:2024-03-18 18:08阅读:13来源:国知局

本发明涉及aisi4130钢焊接,具体涉及一种aisi4130钢和inconel 625镍基合金堆焊工艺方法。


背景技术:

1、油气钻采设备的材料机械性能和耐腐蚀性能等要求极高。aisi4130材料因为其较高的强度、良好的低温冲击性能、耐硫化氢酸性介质应力腐蚀、性价比较高而在井口装置和采油树设备上得到了广泛使用。对于在恶劣工况下服役的油气设备,对材料耐腐蚀性有更高的要求,inconel 625镍基合金是国内外主流油气设备厂家的首选,其特别适用于酸性工况下使用,具有优秀的抗高硫化氢、抗海水腐蚀的性能。设备本体上堆焊inconel 625镍基合金是目前世界上陆地或深海采油设备生产商公认的最经济和最成熟的方法。但aisi4130钢是一种含cr-mo的低合金钢,焊接性较差,其堆焊工艺有待深入研究。


技术实现思路

1、本发明所需要解决的问题是:提供兼顾堆焊质量高、效率高的aisi4130钢和inconel 625镍基合金堆焊工艺方法。

2、为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案为:一种aisi4130钢和inconel625镍基合金堆焊工艺方法,其步骤为:

3、a、aisi4130钢的生产制备过程:主要包括电炉冶炼技术(ef)、钢包精炼炉精炼技术(lf)、精炼技术(vd)、连铸(cc)。具体方法为:

4、电炉冶炼技术(ef):通过补炉、装料、熔化、氧化、还原一系列工艺流程产出待加工材料1。

5、钢包精炼炉精炼技术(lf):对于待加工材料1加入脱氧脱硫催化材料,加热产生化学反应实现脱硫、脱氧从而产出待加工材料2。

6、精炼技术(vd):对于待加工材料2为了进一步进行去气和脱氧,通过在钢包底部吹氩搅拌,进行脱碳、脱气、脱硫、去除杂质、合金化和均匀钢水温度、成分等处理以此生产待加工材料3。

7、连铸(cc):对于待加工材料3,经过两次冷却凝固后再经过轧延形成最终所需的aisi4130钢。

8、b、焊材inconel 625镍基合金是以钼、铌为主要强化元素的固溶强化型镍基变形高温合金,具有优良的耐腐蚀和抗氧化性能,从低温到980℃均具有良好的拉伸性能和疲劳性能,并且在天然气、海水、中性盐及碱等介质中具有很好的耐腐蚀性能。

9、c、脉冲热丝tig堆焊。运用脉冲热丝tig堆焊,使得母材稀释率低、热影响区小、焊缝组织致密、残余应力与变形小、电弧稳定、焊接缺陷少等效果。特别是焊枪结构简单、可达性好,适合细长孔表面以及复杂曲面的堆焊。通过额外的热丝电源对焊丝进行加热,提高了焊接效率。

10、作为一种优选的方案,所得到的aisi4130钢的具体化学成分成品要求如下:c:≤0.15%;si:≤1.00%;mn:≤1.00%;p:≤0.025%;s:≤0.025%;cr:%;ni:≤0.50%。

11、作为一种优选的方案,4310锻造比必须保证≥4:1,这样可确保锻造后结构紧密,而且能打碎粗大的奥氏体晶粒,使夹杂物弥散分布,消除带状组织,减轻各向异性。

12、作为一种优选的方案,4130材料是低合金钢,合金元素较多,这种材料淬透性高。因此需要合理的锻后热处理工艺和性能热处理工艺,得到细小而且均匀的组织提高其综合性能。

13、作为一种优选的方案,4130锻造在接近终锻温度时,采用轻打快锻的锻造工艺,可以使晶粒更细小,对提高力学性能奠定基础。

14、作为一种优选的方案,所用基体为aisi4130钢,热锻后调质处理。

15、作为一种优选的方案,脉冲热丝tig堆焊焊枪结构简单、可达性好,进行细长孔表面以及复杂曲面的堆焊。保持较高的预热和层间温度的同时严格控制热输入,得到优秀的堆焊层。

16、本发明的有益效果是:采用了锻造工艺技术、热处理工艺技术以及焊接工艺技术,分别提高其材料的力学性能,组织综合性能以及堆焊表面的平坦程度,以此得到最佳堆焊材料,进一步与inconel 625镍基合金进行堆焊。保持较高的预热和层间温度的同时严格控制热输入,得到优秀的堆焊层。此新型焊接材料焊后可达到技术指标:焊后4130机械性能≥api 6a75k;焊后625堆焊层机械性能≥api 6a75k;冲击韧性(-60℃)akv≥27/20j;焊后4130硬度207~237hbw;熔合线+3mm fe%≤5%且宏观上无任何缺陷,符合油气钻采设备的材料所需的高压、高含硫化氢作业等多种要求。所制备的材料满足了陆地井口及采油树、水下井口及采油树以及防喷器等油气钻采设备的材料需要适应高温、高压、高含硫化氢等多种恶劣工作环境的要求。



技术特征:

1.一种aisi4130钢和625镍基合金堆焊工艺方法,其步骤为:

2.根据权利要求1所述的aisi4143钢和inconel 625镍基合金堆焊工艺方法,其特征在于步骤a中,所得到的aisi4130钢材料的具体化学成分成品要求为c:0.28-0.33%;si:0.15-0.35%;mn:0.40-0.60%;p:≤0.025%;s:≤0.025%;cr:0.80-1.10%;mo:0.15-0.25;ni:0-0.50%。

3.根据权利要求1所述的aisi4143钢和inconel 625镍基合金堆焊工艺方法,其特征在于步骤c中,4130锻造比必须保证≥4:1。在接近终锻温度时,采用轻打快锻的锻造工艺,可以使晶粒更细小,对提高力学性能奠定基础。

4.根据权利要求1所述的aisi4143钢和inconel 625镍基合金堆焊工艺方法,其特征在于步骤c中:热锻后调质处理。

5.根据权利要求1所述的aisi4143钢和inconel 625镍基合金堆焊工艺方法,其特征在于步骤c中:脉冲热丝tig堆焊焊枪结构简单、可达性好,进行细长孔表面以及复杂曲面的堆焊。保持较高的预热和层间温度的同时严格控制热输入,得到优秀的堆焊层。


技术总结
本发明公开了一种AISI4130钢与625镍基合金堆焊工艺方法,其步骤为:a.生产制备AISI4130钢。通过电炉冶炼技术、钢包精炼炉精炼技术、精炼技术和连铸技术制备出AISI4130钢;b.选用合理焊材:Inconel 625镍基合金;c.选用脉冲热丝堆焊技术,以AISI4130钢为堆焊基体与Inconel 625镍基合金进行堆焊。通过额外的热丝电源对焊丝进行加热,提供了焊接效率。持较高的预热和层间温度的同时严格控制热输入。此新型焊接材料焊后可达到技术指标:焊后4130机械性能≥API 6A75K;焊后625堆焊层机械性能≥API 6A 75K;冲击韧性(‑60℃)AKV≥27/20J;焊后4130硬度207~237HBW;熔合线+3mm Fe%≤5%且宏观上无任何缺陷,符合油气钻采设备的材料所需的高压、高含硫化氢作业等多种要求。

技术研发人员:盛天宇,蒋伟,陈怡,路宇航
受保护的技术使用者:张家港海锅新能源装备股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/3/17
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1