四道焊接完成的双金属冶金复合管及其工艺方法
【专利摘要】一种四道焊接完成的双金属冶金复合管及其工艺方法，复合管包括合金层、碳钢层和焊缝，所述焊缝两侧的所述合金层与所述碳钢层之间铣削有V型坡口，所述碳钢层铣削有X型坡口，所述碳钢层X型坡口的中心焊接首先采用预焊，所述X型坡口的内侧焊接有内焊层，所述X型坡口的外侧焊接有外焊层；所述内焊层靠近所述双金属冶金复合管内部的一侧上，并且在所述焊缝两侧的所述合金层之间焊接有合金层封焊层；所述合金层封焊层密封所述V型坡口，并且与所述内焊层和所述焊缝两侧的所述碳钢层之间冶金结合；4道焊接工序能够完成冶金复合管焊缝，无需增加碳钢和合金层之间过渡焊，从而避免过度焊带来的不利因素。
【专利说明】四道焊接完成的双金属冶金复合管及其工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及及输送管道【技术领域】，尤其是涉及一种四道焊接完成的双金属冶金复合管及其工艺方法。
【背景技术】
[0002]在服役环境苛刻下，输送具有高腐蚀性介质或高浓度腐蚀介质时，采用一般碳钢不能满足设计年限要求，而采用不锈钢、镍基合金或者双相钢等纯材，费用和造价非常昂贵。所以，对于输送高腐蚀性介质，采用双金属复合管能满足管道耐腐蚀性、高寿命和低成本。双金属复合管主要包括机械式复合管和冶金式复合管。本专利主要针对一种采用四道焊接完成的双金属冶金复合管。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于设计一种新型的四道焊接完成的双金属冶金复合管及其工艺方法，解决上述问题。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
[0005]一种四道焊接完成的双金属冶金复合管，包括合金层、碳钢层和焊缝，所述焊缝两侧的所述合金层与所述碳钢层之间铣削有V型坡口，所述碳钢层铣削有X型坡口，所述X型坡口的中心焊接有内部预焊层，所述X型坡口的内侧焊接有内焊层，所述X型坡口的外侧焊接有外焊层；
[0006]所述内焊层靠近所述双金属冶金复合管内部的一侧上，并且在所述焊缝两侧的所述合金层之间焊接有合金层封焊层；所述合金层封焊层密封所述V型坡口，并且与所述内焊层和所述焊缝两侧的所述碳钢层之间冶金结合。
[0007]所述X型坡口的中心焊接有采用熔化极气体保护焊连续自动预焊并经过自然冷却形成的所述内部预焊层，所述X型坡口的内侧焊接有采用2丝一 5丝的多丝埋弧自动焊方法形成的所述内焊层，所述X型坡口的外侧也焊接有采用2丝一 5丝的多丝埋弧自动焊方法形成的外焊层；
[0008]所述内焊层靠近所述双金属冶金复合管内部的一侧上，并且在所述焊缝线两侧的所述合金层之间焊接有采用电渣焊方法形成的所述合金层封焊层。
[0009]所述合金层V型坡口的两侧倾角范围为15° — 35 ° ;开口宽度范围为25mm —40mm ；
[0010]所述X型坡口的两侧倾角范围为20° —35 两侧的开口间隙宽度范围为0mm —1mm ;纯边宽度范围0.5mm — 2.5mm ；
[0011]所述内部预焊层的焊缝宽度范围Imm — 5mm ；
[0012]所述内焊层的焊缝宽度范围为15mm — 25mm ；
[0013]所述外焊层的焊缝宽度范围为15mm — 25mm ；
[0014]所述碳钢层厚度范围为5mm — 30mm ；[0015]所述合金层厚度范围为0.5mm — 5mm。
[0016]一种四道焊接完成的双金属冶金复合管的工艺方法，包括步骤如下:
[0017]第一步，用于制造所述双金属冶金复合管的冶金复合板，沿钢板长度方向在板边每侧铣削X型一 V型坡口，在合金层长度方向上每侧铣削单面V型坡口，并确保合金金属去除干净；在碳钢层长度方向上每侧铣削单面铣削X型坡口 ；
[0018]第二步，卷制成圆筒形状并合缝；
[0019]第三步，预焊，采用熔化极气体保护焊对X型合缝处的中心进行连续自动预焊，并自然冷却；
[0020]第四步，内焊，从所述双金属冶金复合管的内表面，采用2丝至5丝的多丝埋弧自动焊方法完成内焊缝焊接；
[0021]第五步，外焊，从所述双金属冶金复合管的外表面，采用2丝至5丝的多丝埋弧自动焊方法完成外焊缝焊接；
[0022]第六步，封焊，从所述双金属冶金复合管的内表面，伸入焊枪，采用电渣焊方法完成合金层焊缝密封焊接，实现内表面合金层相连接，并与碳钢管内焊缝冶金结合。
[0023]还包括第七步，经过全管体机械扩径，内层钝化处理，以及相应产品规范要求的无损检验和外观检验工序，生成为四道焊工艺制造的双金属冶金复合管。
[0024]第二步中，卷制成圆筒形状并合缝之前，先经过JCO工艺，或者UO工艺，或者三辊成型制管工艺卷筒成型。
[0025]JCO工艺，UO工艺，为一种象形的成型卷管工艺，行业内都理解。
[0026]冶金式双金属复合板，即碳钢为基体钢板(实现承载功能)同合金层(实现耐腐蚀功能)通过一定的工艺(机械热轧或爆炸复合等工艺)，在双金属界面之间形成冶金式结合。采用碳钢焊材和合金匹配焊材，通过四道焊接工艺，实现碳钢连接碳钢，合金连接合金，无需碳钢和合金之间过渡，从而提高效率，节约材料，保证焊缝质量，焊接形成双金属冶金复合管。
[0027]本专利产品，产品质量稳定可靠，具有一定市场和技术优势。焊接工艺简便、易行、高效、省材，分别进行碳钢焊接和合金焊接，即4道焊接工序能够完成冶金复合管焊缝，无需增加碳钢和合金层之间过渡焊，从而避免过度焊带来的不利因素，如增加工序、过渡焊热影响区晶粒粗大、焊缝韧性下降等；而且主要焊材只需2种，即碳钢焊材和合金带状焊接材料，无需过渡焊材，可以节约焊材和施焊时间，提高生产和制管效率。
[0028]本专利公开了一种采用四道焊接工序完成的双金属冶金复合管制造方法。将冶金复合双金属板，经过合金层坡口铣削，基板碳钢坡口铣削，成型(JC0E或UO或三辊方法)工序后，再经过基管碳钢管预焊，基管碳钢管内焊，基管碳钢管外焊，内层封焊等四道焊接工序，最后全管体机械扩径、内层钝化处理、检验，制造而成冶金复合双金属管。
[0029]本发明的有益效果可以总结如下:
[0030]本专利产品，产品质量稳定可靠，具有一定市场和技术优势。焊接工艺简便、易行、高效、省材，分别进行碳钢焊接和合金焊接，即4道焊接工序能够完成冶金复合管焊缝，无需增加碳钢和合金层之间过渡焊，从而避免过度焊带来的不利因素，如增加工序、过渡焊热影响区晶粒粗大、焊缝韧性下降等；而且主要焊材只需2种，即碳钢焊材和合金带状焊接材料，无需过渡焊材，可以节约焊材和施焊时间，提高生产和制管效率。【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为冶金式双金属复合板(纵向焊缝)单边坡口示意图；
[0032]图2为双金属冶金复合管(纵向焊缝)坡口示意图；
[0033]图3为双金属冶金复合管(纵向焊缝)第一道焊接(预焊)焊后示意图；
[0034]图4为双金属冶金复合管(纵向焊缝)第二道焊接(内焊)焊后示意图；
[0035]图5为双金属冶金复合管(纵向焊缝)第三道焊接(外焊)焊后示意图；
[0036]图6为双金属冶金复合管(纵向焊缝)第四道焊接(合金层封焊)焊后示意图。
【具体实施方式】
[0037]为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038]如图1至图6所示的一种四道焊接完成的双金属冶金复合管，包括合金层2、碳钢层I和焊缝3，所述焊缝3两侧的所述合金层2与所述碳钢层I之间铣削有V型坡口，所述碳钢层I铣削有X型坡口，所述X型坡口的中心焊接有内部预焊层4，所述X型坡口的内侧焊接有内焊层5，所述X型坡口的外侧焊接有外焊层6 ;所述内焊层5靠近所述双金属冶金复合管内部的一侧上，并且在所述焊缝3两侧的所述合金层2之间焊接有合金层封焊层7 ；所述合金层封焊层7密封所述V型坡口，并且与所述内焊层5和所述焊缝3两侧的所述碳钢层I之间冶金结合。
[0039]在更加优选的实施例中，所述X型坡口的中心焊接有采用熔化极气体保护焊连续自动预焊并经过自然冷却形成的所述内部预焊层4，所述X型坡口的内侧焊接有采用2丝一5丝的多丝埋弧自动焊方法形成的所述内焊层5，所述X型坡口的外侧也焊接有采用2丝一5丝的多丝埋弧自动焊方法形成的外焊层6 ;所述内焊层5靠近所述双金属冶金复合管内部的一侧上，并且在所述焊缝3线两侧的所述合金层2之间焊接有采用电渣焊方法形成的所述合金层封焊层7。
[0040]在更加优选的实施例中，所述合金层2V型坡口的两侧倾角范围为15° — 35 ° ；开口宽度范围为25mm —40mm;所述X型坡口的两侧倾角范围为20° —35 两侧的开口间隙宽度范围为Omm -1mm ;钝边宽度范围0.5mm 一 2.5mm ;所述内部预焊层4的焊缝3宽度范围Imm - 5mm ;所述内焊层5的焊缝3宽度范围为15mm — 25mm ;所述外焊层6的焊缝3宽度范围为15mm — 25mm ;所述碳钢层I厚度范围为5mm — 30mm ;所述合金层2厚度范围为 0.5mm — Smnin
[0041]一种四道焊接完成的双金属冶金复合管的工艺方法，包括步骤如下:
[0042]第一步，用于制造所述双金属冶金复合管的冶金复合板，沿钢板长度方向在板边每侧铣削X型一 V型坡口，在合金层2长度方向上每侧铣削单面V型坡口，并确保合金金属去除干净；在碳钢层I长度方向上每侧铣削单面铣削X型坡口 ；
[0043]第二步，卷制成圆筒形状并合缝；
[0044]第三步，预焊，采用熔化极气体保护焊对X型合缝处的中心进行连续自动预焊，并自然冷却；[0045]第四步，内焊，从所述双金属冶金复合管的内表面，采用2丝至5丝的多丝埋弧自动焊方法完成内焊缝3焊接；
[0046]第五步，外焊，从所述双金属冶金复合管的外表面，采用2丝至5丝的多丝埋弧自动焊方法完成外焊缝3焊接；
[0047]第六步，封焊，从所述双金属冶金复合管的内表面，伸入焊枪，采用电渣焊方法完成合金层2焊缝3密封焊接，实现内表面合金层2相连接，并与碳钢管内焊缝3冶金结合。
[0048]在更加优选的实施例中，所述四道焊接完成的双金属冶金复合管的工艺方法还包括第七步，经过全管体机械扩径，内层钝化处理，以及相应产品规范要求的无损检验和外观检验工序，生成为四道焊工艺制造的双金属冶金复合管。
[0049]在更加优选的实施例中，第二步中，卷制成圆筒形状并合缝之前，先经过JCO工艺，或者UO工艺，或者三辊成型制管工艺卷筒成型。
[0050]双金属冶金复合管制造工艺流程为:合金层2坡口铣削，基板碳钢坡口铣削，成型(JC0E或UO或三辊方法)，基管碳钢管预焊，基管碳钢管内焊，基管碳钢管外焊，内层封焊，全管体机械扩径，内层钝化处理，检验，标识。
[0051]冶金复合板首先沿钢板长度方向(钢管纵向)在板边铣削X型一 V型坡口，在合金层2与碳钢层I之间铣削V型坡口，确保合金金属去除干净，碳钢层I铣削X型坡口，如图1所示。经过JCO工艺，UO工艺，或者三辊成型等制管工艺成型后，卷制成圆筒形状合缝，如图2所示；第一道焊接，预焊，即采用熔化极气体保护焊连续自动预焊，自然冷却，预焊后如图3所示；第二道焊接，内焊，即从双金属冶金复合管内表面，采用多丝(2 — 5丝)埋弧自动焊方法完成内焊缝3焊接，内焊后如图4所示；第三道焊接，外焊，即从双金属冶金复合管外表面，采用多丝(2 — 5丝)埋弧自动焊方法完成外焊缝3焊接，外焊后如图5所示；第四道焊接，封焊，即从双金属冶金复合管内表面，伸入焊枪，采用电洛焊(Electro Slag Welding,ESff)方法完成合金层2焊缝3密封焊接，实现内表面合金层2相连接，并与碳钢管内焊缝3冶金连接，如图6所示。随后经过全管体机械扩径，内层钝化处理，以及相应产品规范要求的无损检验和外观检验等工序，即为四道焊工艺制造的双金属冶金复合管。
[0052]以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种四道焊接完成的双金属冶金复合管，其特征在于:包括合金层、碳钢层和焊缝，所述焊缝两侧的所述合金层与所述碳钢层之间铣削有V型坡口，所述碳钢层铣削有X型坡口，所述X型坡口的中心焊接有内部预焊层，所述X型坡口的内侧焊接有内焊层，所述X型坡口的外侧焊接有外焊层； 所述内焊层靠近所述双金属冶金复合管内部的一侧上，并且在所述焊缝两侧的所述合金层之间焊接有合金层封焊层；所述合金层封焊层密封所述V型坡口，并且与所述内焊层和所述焊缝两侧的所述碳钢层之间冶金结合。
2.根据权利要求1所述的四道焊接完成的双金属冶金复合管，其特征在于:所述X型坡口的中心焊接有采用熔化极气体保护焊连续自动预焊并经过自然冷却形成的所述内部预焊层，所述X型坡口的内侧焊接有采用2丝一 5丝的多丝埋弧自动焊方法形成的所述内焊层，所述X型坡口的外侧也焊接有采用2丝一5丝的多丝埋弧自动焊方法形成的外焊层； 所述内焊层靠近所述双金属冶金复合管内部的一侧上，并且在所述焊缝线两侧的所述合金层之间焊接有采用电渣焊方法形成的所述合金层封焊层。
3.根据权利要求1所述的四道焊接完成的双金属冶金复合管，其特征在于: 所述合金层V型坡口的两侧倾角范围为15° —35 ° ;开口宽度范围为25mm —40mm;所述X型坡口的两侧倾角范围为20° —35 两侧的开口间隙宽度范围为0mm—Imm;钝边宽度范围0.5mm — 2.5mm ； 所述内部预焊层的焊缝宽度 范围Imm — 5mm ； 所述内焊层的焊缝宽度范围为15mm - 25mm ； 所述外焊层的焊缝宽度范围为15mm - 25mm ； 所述碳钢层厚度范围为5mm — 30mm ； 所述合金层厚度范围为0.5mm — 5mm。
4.一种根据权利要求1-3任意之一所述的四道焊接完成的双金属冶金复合管的工艺方法，其特征在于，包括步骤如下: 第一步，用于制造所述双金属冶金复合管的冶金复合板，沿钢板长度方向在板边每侧铣削X型一 V型坡口，在合金层长度方向上每侧铣削单面V型坡口，并确保合金金属去除干净；在碳钢层长度方向上每侧铣削单面铣削X型坡口 ； 第二步，卷制成圆筒形状并合缝； 第三步，预焊，采用熔化极气体保护焊对X型合缝处的中心进行连续自动预焊，并自然冷却； 第四步，内焊，从所述双金属冶金复合管的内表面，采用2丝至5丝的多丝埋弧自动焊方法完成内焊缝焊接； 第五步，外焊，从所述双金属冶金复合管的外表面，采用2丝至5丝的多丝埋弧自动焊方法完成外焊缝焊接； 第六步，封焊，从所述双金属冶金复合管的内表面，伸入焊枪，采用电渣焊方法完成合金层焊缝密封焊接，实现内表面合金层相连接，并与碳钢管内焊缝冶金结合。
5.根据权利要求4所述的四道焊接完成的双金属冶金复合管，其特征在于:还包括第七步，经过全管体机械扩径，内层钝化处理，以及相应产品规范要求的无损检验和外观检验工序，生成为四道焊工艺制造的双金属冶金复合管。
6.根据权利要求4所述的四道焊接完成的双金属冶金复合管，其特征在于:第二步中，卷制成圆筒形状并合缝之前，先经过JCO工艺，或者UO工艺，或者三辊成型制管工艺卷筒成型 。
【文档编号】B23K9/173GK103978292SQ201410225216
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】杨专钊, 杨溪, 王高峰, 惠非, 赵晗君, 冯慧, 许诗宁 申请人:北京隆盛泰科石油管科技有限公司