双金属机械复合管端部冶金焊接的方法与流程

本发明属于管道压力容器金属焊接领域，具体地，涉及一种双金属机械复合管端部冶金焊接的方法。

背景技术：

随着经济发展对能源需求的日益增长，油气田开发及油气储运对于防腐技术和管道材质提出了更高的要求。单一成分的管材难以兼顾耐蚀、强度及经济性等方面，从而导致双金属复合管应运而生。双金属复合管按结合方式的不同，分为冶金复合管和机械复合管，其中机械复合管因制作简单、价格低廉和综合性能好，在当今社会被广泛运用。但目前国内油气田应用双金属机械复合管依旧处于起步阶段，使用范围有限，焊接技术仍不成熟。

双金属机械复合管基层与复层采用机械复合，未达到分子结合，结合强度较低，由于两种材质物理性能相差较大，焊接过程中易发生剥落和脱离现象，焊接难度大。传统的管端封焊工艺尽管解决了基层与复层剥落和脱离的问题，但对于封焊层的质量控制要求严格，封焊层易产生脆硬组织和裂纹，仍不能从根本上解决双金属机械复合管的焊接难题。新兴的管端堆焊工艺利用冶金原理，使机械复合管管端基管与衬管的结合方式由机械复合转变为分子结合，将复合管结构导致的应力集中部位与对接焊缝熔合线的薄弱部位分离开，避免了裂纹的产生，从根本上解决了机械复合管焊接的难点，大大提高了焊缝合格率。但该工艺由于采用管端堆焊，增加了耐蚀合金的消耗量以及焊接工作量，焊接成本较高。同时，堆焊过程往往会导致较大的管端变形，加大了后续复合管的对焊难度。因此，寻求一种既经济又可靠的焊接方法仍是现阶段双金属机械复合管急于解决的一大问题。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种双金属机械复合管焊接的方法，用以解决现有的管端冶金焊接工艺存在的管端变形小、焊接工作量大和焊接成本高等缺点，提高焊接效率，保证焊接质量。

为实现上述目的，本发明采用下述方案：

双金属机械复合管端部冶金焊接的方法，包括以下步骤：

步骤一、管端缝焊处理；

步骤二、坡口加工工序；

步骤三、管道对焊焊接。

与现有技术相比，本发明所述的双金属机械复合管端部冶金焊接的工艺方法具有以下有益效果：

1、使双金属机械复合管端部内衬层和基层达到了冶金结合，提高了两层金属之间的结合力，采用电阻滚焊更好的保证了层间密封性，防止因杂质渗入引起的管道腐蚀；

2、与其他先进封焊工艺相比，在焊趾处不易出现裂纹，可靠性高，用时少，效率高；

3、与管端堆焊工艺相比，工艺简单便于操作，成本低，效率高。

附图说明

图1为本发明机械复合管电阻缝焊的安装图；

图2为双金属机械复合管端部冶金焊接的坡口示意图；

图3为双金属机械复合管焊接工艺示意图；

图中：1、机械复合管，2、缝焊滚轮，3、基层，4、内衬层，5、冶金复合层，6、钝边，7、焊缝，8、打底层，9、过渡层，10、填充盖面层。

具体实施方式

如图1至图3所示，双金属机械复合管端部冶金焊接的方法，包括以下步骤：

步骤一、管端缝焊处理，其处理过程如下：

101、机械复合管和电阻缝焊滚轮配合位置：调节机械复合管1和两缝焊滚轮2的位置，使得三者的轴心处于同一垂直面上，两缝焊滚轮面与机械复合管1端面平齐，且两滚轮2分别处于管内和管外，并将基层3和内衬层4紧密夹紧，详见图1；

102、机械复合管端部电阻缝焊：对机械复合管的端部进行电阻缝焊，使机械复合管端部基层3与内衬层4达到冶金结合，形成缝焊宽度为10～30mm冶金复合层5；

所用缝焊方式为步进缝焊，滚轮直径为150～250mm，滚轮宽度为10～20mm；电阻缝焊参数为：焊接电流5～12kA，焊接时间8～20周，冷却时间8～20周，焊接速度0.2～0.8m/min，电极压力18～30KN，搭接率5％～10％；在缝焊过程中两缝焊滚轮和机械复合管一直处于自转，上滚轮为逆时针旋转，下滚轮和机械复合管为顺时针旋转；

步骤二、坡口加工工序，其处理过程如下：

201、坡口制作：将电阻缝焊完后的机械复合管端部加工成带钝边V型坡口，单边坡口角度为30°±5°，钝边6外延长度为2～5mm，钝边6厚度为1.5～3mm，详见图2；所述钝边6厚度不得超过内衬层4的厚度；

202、坡口清洗：使用钢丝刷和酒精对坡口及其附近25cm范围内进行打磨和擦洗，防止油污和铁锈对焊缝造成的有害影响；

203、坡口组对：检查坡口加工质量，确保坡口及其附近区域的完好后进行坡口组对，坡口组对间隙为3～5mm；

步骤三、管道对焊焊接：

复合管的对焊焊缝7主要包括三部分：打底层8、过渡层9和填充盖面层10，详见图3，具体步骤如下：

301、对复合管内衬层4进行打底焊接，形成打底层8；采用钨极氩弧焊(TIG)焊接，双面保护气体，保护气体均为氩(Ar)气，焊材为不锈钢或镍基合金焊丝，所采用的焊材与内衬层4相匹配；焊接工艺参数为：焊接电流75～85A，焊接电压10～15V，焊接速度8～10cm/min，送丝速度0.3～0.6m/min；保护气流量：正面10L/min，反面15L/min；

302、对机械复合管内衬层4与基层3之间的过渡区进行焊接，形成过渡层9；采用钨极氩弧焊(TIG)焊接，保护气体为氩(Ar)气，所采用的焊材与打底层8所采用的焊材相同，或者采用铬、镍含量比打底层焊材的铬、镍含量高的焊材；焊接工艺参数为：焊接电流50-70A，焊接电压8-16V，焊接速度10-15cm/min，送丝速度0.2-0.5m/min；保护气流量：12L/min；

303、对机械复合管基层3进行焊接，形成填充盖面层10；采用焊条电弧焊或钨极氩弧焊(TIG)焊接，焊材根据基层3的材料及工作条件确定，一般采用与基层3材料相同或成分相似的焊条；焊接工艺参数为：焊接电流75-90A，焊接电压20-30V，焊接速度10-15cm/min。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。