一种陶瓷内衬复合钢管的激光焊接方法

摘要

本发明涉及一种陶瓷内衬复合钢管的激光焊接方法，对Al₂O₃陶瓷内衬复合钢管进行激光深熔焊和填粉焊。焊接前复合钢管样件开V型坡口，利用连续出光激光器，在氦气氛围中，先选定高激光功率对过渡层及陶瓷层进行深熔焊接，使过渡层及陶瓷层达到熔化对接，然后添加自熔性Ni基耐蚀合金粉末，在氩气中对V型焊接坡口进行激光填粉焊接，最终将坡口填平实现钢管的强度连接。陶瓷层达到了1‑5mm的熔化对接，部分区域完全熔化对接，且陶瓷焊缝背面可观测到明显的弧状焊接凸起；整圈过渡层实现了完全熔化对接，且与填粉焊形成的Ni基合金焊缝冶金结合；V型焊缝中的Ni基耐蚀合金无气孔、裂纹缺陷，与两侧钢管冶金结合实现强度连接。

主权项

一种陶瓷内衬复合钢管的激光焊接方法，其特征在于：复合钢管内衬陶瓷层的成分为：Fe 6wt％‑10wt％、Mn 1wt％‑3wt％、Cr 2wt％‑5wt％、Ni0.5wt％‑1.5wt％、Ca 2wt％‑4wt％、B 1.5wt％‑2.5wt％，Si 2wt％‑2.5wt％、余量为Al₂O₃，过渡层成分为：Al₂O₃ 2wt％‑3wt％、Mn 1wt％‑1.5wt％、Cr 1wt％‑1.5wt％、Ni 0.2wt％‑0.4wt％、余量为Fe，首先对开坡口的复合钢管在激光工艺参数为：激光功率2000W‑4000W，离焦量0‑3mm，扫描速率1.2‑2.5m/min，保护气氦气流量25‑40L/min的条件下进行过渡层及陶瓷层的深熔焊接，然后在添加合金成分为：Cr 15wt％‑20wt％、Mo 5wt％‑10wt％、Fe 6wt％‑9wt％、W 3wt％‑6wt％、C 0.1wt％‑0.3wt％、Zr 0.5wt％‑1wt％、Nb 0.2wt％‑0.6wt％、Ti 1wt％‑1.5wt％、B1.5wt％‑2wt％、Si 2wt％‑3wt％、余量为Ni的自熔性耐蚀合金粉末的条件下施加激光填粉焊接，激光焊接工艺参数为：激光功率900W‑1800W，离焦量40‑80mm，送粉速率10‑20g/min，扫描速率120‑240mm/min，保护气氩气流量30‑60L/min，搭接率20％‑50％，将焊接坡口填平实现钢管样件的强度连接。