本发明涉及管道焊接技术领域，尤其涉及大孔径管端堆焊耐蚀合金复合钢管的管道复合焊接方法。
背景技术：
大多数管道输送介质含有硫化物、氯化物等腐蚀性物质，容易腐蚀钢制管道造成介质泄漏。通常对钢制管道进行内、外壁防腐处理以提高其防腐性能，延长管道使用寿命。钢管的内壁防腐一般在工厂内涂覆溶剂型或无溶剂型防腐材料，然后再到施工现场对口焊接成管线；由于管道焊接高温造成焊缝附近区域防腐层破坏，需要在管道焊接后通过“补口”机器人对焊缝内壁及附近区域进行二次防腐处理，来弥补焊接对焊缝及附近区域防腐性能造成的不良影响。
在大孔径（一般大于￠325mm）长输管道施工中，需要通过一段短节把两段较长的管道（一般为2km左右）焊接连接在一起，这种方法叫做“碰死口”，也叫“管道连头”。由于“补口”机器人无法进入长于2公里的管道内部进行焊缝区域防腐“补口”，使管道“死口”焊缝成为管道内壁防腐盲点。对于中、小孔径（一般小于￠325mm）管道而言，由于没有合适的机器人进入管道内部进行防腐“补口”，所有管道焊缝内壁都成为防腐“补口”的盲点。
中国专利公开号CN1110385A的专利提供了一种在钢管两端内壁爆炸焊接一段不锈钢内衬及外套管，通过分层焊接来起到免内防腐“补口”作用的技术；中国专利公开号CN202419038U提供了一种管道内衬耐蚀合金内防腐补口技术，也是通过分层焊接实施管道对焊。上述分层焊接技术同不锈钢机械复合管焊接技术一样，未涉及在不锈钢焊层上焊接碳钢焊材并实现两种材料的冶金熔合技术。焊道熔池采用管道内部充氩保护，不能解决大孔径管道焊接施工或“碰死口”施工焊道熔池无法充氩保护的问题。
中国专利公开号CN103008988A提供了一种在管端内壁加工凹槽并在槽内预先堆焊一层不锈钢层，然后对钢管内壁喷涂防腐涂层，在管道焊接中采用不锈钢或镍基焊丝氩弧焊打底、不锈钢或镍基合金焊条填充、盖面工艺，实现管道焊接免内“补口”，保证管道内壁防腐连续性的技术。该技术也未涉及在不锈钢焊层上焊接碳钢焊材并实现两种材料的冶金熔合技术。该专利所述不锈钢或镍基焊层保证了与堆焊层理化性能的一致性，但在母材内壁加工凹槽的方法无法保证碳钢母材力学性能的一致性。焊道熔池采用管道内部充氩保护，不能解决大孔径管道焊接施工或“碰死口”施工焊道熔池无法充氩保护的问题。
由于氩弧焊焊接速度较慢，焊道呈现间歇性冷热交替引起焊层应力波动变化，在焊缝拉应力集中区域容易引起显微裂纹，影响了焊道机械强度，不适用于大孔径长输管道野外焊接施工的速度要求，尤其不适用于野外长输管道“碰死口”的焊接施工要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种大孔径管端堆焊耐蚀合金复合钢管管道复合焊接方法，该方法利用不锈钢或镍基合金焊丝+氩气保护，解决了大孔径管端堆焊耐蚀合金免补口复合钢管对焊时的熔池保护问题；解决了在不锈钢或镍基焊层上面焊接碳钢焊材的冶金熔合问题，这是一种不锈钢或镍基合金焊材+低碳钢焊材的管道复合焊接技术，其具体步骤如下：
（一）、钢管坡口机械修整步骤：（1）保证坡口及坡口附近区域露出金属白亮色，保证鈍边0.5～1mm，（2）保证坡口端面与钢管垂直；
（二）钢管组对步骤：（1）组对方法：外对口器组对；（2）组对预留焊道间隙：3～4mm；（3）组对错边量：相同公称直径钢管组对错边量不大于1.5mm；（4）焊缝错开量：相同公称直径的直缝焊管或螺旋焊管的焊缝错开量不小于100mm；
（三）定位焊步骤：（1）焊材：选用与堆焊层相同材质的耐蚀合金药芯自保护焊丝；（2）熔池保护：氩气；（3）焊接方式：半自动下向焊接；（4）焊接参数：定位焊接参数略小于相同直径的实心焊丝；（5）定位焊要求：定位焊应在钢管圆周上均匀分部5处以上，每一处定位焊的焊缝长度不小于100mm，定位焊的累积焊缝长度不小于圆周长的50﹪；（6）焊后处理：焊接完成后卸除外对口器，用磨光机清理焊道药皮；
（四）打底焊步骤：（1）焊材：与定位焊相同；（2）熔池保护：氩气；（3）焊接方式：半自动下向焊接；（4）焊接参数：大于定位焊的焊接参数，（5）打底焊要求：将定位焊层熔透；（6）焊层厚度：≧堆焊层厚度；（7）焊后处理：用磨光机清理焊道药皮，迅速开始过渡焊层的焊接；
（五）过渡焊步骤：（1）焊材：与打底焊相同；（2）熔池保护：氩气；（3）焊接参数：比打底焊电流大30～40A，比打底焊电压高3～4V；（4）焊接方式：半自动下向焊；（5）焊接速度：快:；（6）焊层厚度：2mm左右；（7）作用：消除打底焊层的焊接应力，使焊道温度均匀；（8）要求：熔合一定碳钢成分，形成少量铁素体组织，为低碳钢填充焊层与不锈钢过渡焊层的冶金熔合创造有利条件。（9）焊后处理：用磨光机迅速清理焊道药皮后立即进行低碳钢焊材填充焊；
（六）填充焊步骤：（1）焊材：药芯自保护低碳钢焊丝；（2）焊接方式：半自动；（3）焊接方向：下向；（4）焊接要求：快、薄（每层不超过2.0mm），使填充层与过渡层金属相互扩散；（5）焊接参数：根据焊丝参数；（6）焊道层数：根据钢管壁厚减2mm左右决定；（7）焊后处理：磨光机清理药皮；
（七）盖面焊步骤：（1）焊材：与填充焊层相同；（2）焊接方式：半自动；（3）焊接方向：下向；（4）焊接要求：快；（5）焊接参数：根据焊丝参数；（6）焊道层数：1层；（7）焊后余高：0.5～1.5mm；（8）焊后处理：手工清理药皮、飞溅。
本发明还具有如下特征：
1、所述步骤（三）和（四）、（五）中采用与堆焊层相同材质的药芯焊丝+氩气熔池保护半自动焊接；
2、所述步骤（五）中焊接参数（2）过渡焊电流比打底焊电流大30～40A，过渡焊电压比打底焊电压高3～4V；
3、所述步骤（五）中（4）与（5）要求焊接速度快、焊层薄的特点；
4、所述步骤（五）中（6）要求起到消除打底焊层的焊层应力，使焊道温度均匀的作用；
5、所述步骤（五）中（7）要求熔合一定低碳钢成分，形成一定的铁素体组织，为低碳钢填充焊层与不锈钢过渡焊层的冶金熔合创造有利条件；
6、所述步骤（六）、（七）中采用力学性能大于碳钢母材性能的药芯自保护低碳钢焊丝半自动焊接；
这是一种大孔径免补口耐蚀合金管端堆焊复合钢管的不锈钢焊材+低碳钢焊材的复合焊接技术。
本发明的原理在于：
通过较小的打底焊层焊接参数，控制了焊层不锈钢成分的稀释和碳钢中的碳迁移，保证了焊层的耐腐蚀性能；（2）通过较大焊接参数的过渡焊层，在解决与打底焊层熔合的同时，熔入了一定的低碳钢成分，形成一定的的铁素体组织；（3）通过较大焊接参数和较薄低碳钢焊层，使低碳钢焊层与不锈钢过渡焊层金属相互扩散，为低碳钢焊材与不锈钢焊层的良好熔合提供了有利条件，实现了低碳钢焊材和不锈钢焊层的复合焊接。
本发明的优势在于：
（1）通过对不锈钢堆焊钢管的打底焊接，保证了焊缝内壁及附近区域的防腐性能，实现了管道内壁防腐层的连续性；
（2）通过药芯自保护不锈钢焊丝+氩气熔池保护进行定位和打底焊层的焊接，解决大孔径管道焊接无法进行管道内壁充氩进行熔池保护的难题；
（3）通过过渡焊焊接参数的变化引起过渡焊层金相组织的改变，解决了在不锈钢焊层上面覆层焊接低碳钢焊材的难题，打破了无法用低碳钢焊材焊接不锈钢的焊接禁区；
（4）通过药芯自保护不锈钢焊丝+氩气熔池保护和药芯自保护低碳钢焊丝半自动下向焊接，提高了大孔径管端堆焊耐蚀合金复合管道全位置焊接施工效率；
（5）通过合理的焊接参数，保证了大孔径管端堆焊耐蚀合金复合管道全位置焊接施工质量。
附图说明
摘要附图：本图是一种大孔径管端堆焊耐蚀合金复合钢管的复合焊接方法示意图：(1)钢管内壁防腐涂层；(2)不锈钢或镍基合金堆焊层；(3)钢管；(4)定位焊；(5)打底焊层；(6)过渡焊层；(7)填充焊层；(8)填充焊层；(9)盖面焊层。
说明书附图：图1是一种大孔径管端堆焊耐蚀合金复合钢管的复合焊接方法示意图：(1)钢管内壁防腐涂层；(2)不锈钢或镍基合金堆焊层；(3)低碳钢钢管；(4)不锈钢或镍基合金药芯焊丝+氩气保护半自动焊定位焊；(5)不锈钢或镍基合金药芯焊丝+氩气保护半自动焊打底焊层；(6)不锈钢或镍基合金药芯焊丝+氩气保护半自动焊过渡焊层；(7)低碳钢药芯自保护焊丝半自动填充焊层a；(8)低碳钢药芯自保护焊丝半自动填充焊层b；(9)低碳钢药芯自保护焊丝半自动盖面焊层。
具体实施方式
实施实例
本发明公开了一种大孔径管端堆焊耐蚀合金复合钢管的复合焊接方法。以914*10.3mmL450MB管端内壁堆焊309L复合螺旋焊管组对复合焊接为例，其具体实施步骤为：
（一）坡口机械修整步骤：采用角向磨光机修整，（1）保证坡口及坡口附近区域露出金属白亮色，保证鈍边0.5～1mm，（2）保证坡口端面与钢管垂直；
（二）钢管组对步骤：（1）组对方法：外对口器组对；（2）组对预留焊道间隙：3～4mm；（3）组对错边量：不大于1.6mm；（4）焊管焊缝错开量：不小于120mm；
（三）定位焊步骤：（1）焊材：Φ1.2mmDW309L药芯自保护焊丝；（2）熔池保护：氩气；（3）焊接方式：半自动（4）焊接方向：下向；（5）焊接参数：电流70A，电压21V，DC-；（6）焊接过程：在钢管圆周上均匀分布5处，每一处焊缝长度300mm左右，累积焊缝长度约等于1500mm；（7）焊道形态：焊道背面成型美观，无咬边凹陷；焊道正面外观形态：平滑；焊后处理：焊接完成后卸除外对口器，用磨光机清理焊道药皮；
（四）打底焊步骤：（1）焊材：Φ1.2mmDW309L药芯自保护焊丝；（2）熔池保护：氩气；（3）焊接方式：半自动（4）焊接方向：下向；（5）焊接参数：电流：75A，电压：21V，DC-;（6）打底焊要求：将定位焊层的熔透；（7）焊层厚度：略高于堆焊层厚度；（8）焊道形态：焊道背面成型平滑美观，无咬边凹陷；焊道正面外观形态：平滑凹型；（9）焊后处理：用磨光机清理焊道药皮；
（五）过渡焊步骤：（1）焊材：Φ1.2mmDW309L药芯自保护焊丝；（2）熔池保护：氩气；（3）焊接参数：电流120A，电压高25V，DC-；（4）焊接方式：半自动（5）焊接方向：下向；（6）焊层厚度：2mm左右；（7）焊道外观形态：平滑凹型；（8）焊后处理：用磨光机迅速清理焊道药皮；
（六）填充焊步骤：（1）焊材：Φ2.0mmE71T8药芯自保护低碳钢焊丝;（2）焊接方式：半自动；（3）焊接方向：下向；（4）焊接要求：每层不超过2.0mm；（5）焊接参数：电流：200A，电压：21V，DC-；（6）焊道层数：2层；（7）焊道外观形态：平滑凹型；（8）焊后处理：磨光机清理药皮；
（七）盖面焊步骤：（1）焊材：Φ2.0mmE71T8药芯自保护低碳钢焊丝;（2）焊接方式：半自动；（3）焊接方向：下向；（4）焊接参数：电流：200A，电压：21V，DC-；（5）焊道层数：1层；（6）焊后余高：0.5～1.5mm；（7）焊道外观形态：平滑凸型，成型美观，无咬边凹陷；（8）焊后处理：手工清理药皮、飞溅。
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，任何熟悉本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。