双金属复合管双面焊接的工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接工艺方法，尤其涉及一种双金属复合管双面焊接的工艺方法。
【背景技术】
[0002]随着油气田开发的深入，地面管线面临的腐蚀环境越来越恶劣，特别在一些高含H2s/cod9油气田，地面管线腐蚀问题十分严重，普通碳钢难以胜任，耐蚀合金又价格昂贵，双金属复合管的问世使其找到了行之有效的解决办法。
[0003]双金属复合管用途相当广泛，主要用于海上石油钻井平台配管、输送管道、加热炉用管、高温高压用锅炉管、化工用管等等。
[0004]焊接是双金属复合管制造和应用的关键技术之一。对于双金属复合管的接长焊接，目前国内外主流的焊接工艺是单面焊工艺，此种方式要求复合管的基层与内衬层均需采用高合金焊材，工序简单但焊接效率低、成本高，因此有待改进。
【发明内容】
[0005]本发明的主要目的在于克服现有工艺存在的上述缺点，而提供一种双金属复合管焊接的工艺方法，其采用双面复合坡口，母材/焊材匹配连接，降低焊接成本，提高焊接效率，保证焊接质量。
[0006]本发明是通过以下技术方案来解决其技术问题的:
[0007]本发明双金属复合管双面焊接的工艺方法，其特征在于，包括步骤:
[0008](一 )焊前准备工序:
[0009](I)坡口制作:加工双面复合坡口 ；
[0010](2)坡口组对:检查坡口加工质量，确保坡口及其附件区域的完好性后进行坡口组对，坡口组对间隙为3mm至5mm ；
[0011 ] (3)对坡口内衬层表面进行耐蚀性处理；
[0012](4)焊材选择及清洗；
[0013](5)对待焊接的双金属复合管预热；
[0014](二)碳钢基体封底焊接工序:氩弧焊焊接工艺，采用单层单道焊由复合管碳钢侧进行封底焊接；焊接时两名焊工分别立于复合管的两侧，I人由6点钟位置顺时针焊接至12点钟位置，另一人由6点钟位置逆时针焊接至12点钟位置；
[0015](三)碳钢基体热焊道焊接工序:氩弧焊焊接工艺，采用单层单道焊，两焊工对称施焊；
[0016](四)碳钢基体填充及盖面焊接工序:
[0017]填充焊接工艺选用钨极氩弧焊填充焊接、半自动二氧化碳气体保护焊填充焊接或者机械埋弧焊填充焊接；
[0018]盖面焊接工艺选用半自动二氧化碳气体保护焊盖面焊接或者机械埋弧焊盖面焊接；
[0019]其中，半自动二氧化碳气体保护焊的填充及盖面，根据标准AWS Dl.1选用全位置(6G位置)焊接；机械埋弧焊按照标准AWS Dl.1选用平焊位置(1G位置)完成填充或盖面焊接；
[0020](五)耐蚀内衬层坡口打磨及清洗:
[0021]对封底焊道根部余高打磨平整；将焊缝及其两侧至少25mm范围内清理干净；耐蚀内层堆焊前，焊丝、焊接坡口及两侧至少25mm范围内区域用无水乙醇进行擦洗；对接触焊接区域的物件用无水乙醇擦洗；
[0022](六)耐蚀内衬层堆焊:
[0023]采用手工电弧焊工艺进行内衬层堆焊，至少保证两层四道堆焊。
[0024]前述的双金属复合管双面焊接的工艺方法，其特征在于，所述双金属复合管基体材质为抗拉强度不小于450MPa的低温碳钢，耐蚀内衬层材质为镍基625合金，基体与内衬层之间冶金结合；碳钢基体焊材选用AWS A5.18氩弧焊焊丝+AWS A5.17埋弧焊丝或AffS A5.18氩弧焊焊丝+AWS A5.29 二氧化碳气体保护焊焊丝，内衬层焊材为AWS A5.1lENiCrMo-3 焊材。
[0025]前述的双金属复合管双面焊接的工艺方法，其特征在于，所述步骤(一)中，坡口采用双面复合坡口，该双面复合坡口的结构包括连接一体的外坡口及内坡口两部分，该外坡口位于基体侧；且外坡口是一侧为下部坡口倾斜度37.5±2.5度、上部坡口倾斜度10±2.5度，另一侧倾斜度为至少30±2.5度的单V复合坡口，该单V复合坡口钝边2至3_，坡口间隙3至5_，该外坡口一侧下部坡口与上部坡口连接处为拐点，该拐点至内坡口顶面的垂直距离至少为20mm ;该内坡口是倾斜度为45 ± 5度的梯形坡口，该内坡口顶面至内衬层的距离4至少为2mm，且内坡口顶面单侧坡口长度11至少为6mm ;坡口制作采用机加工或者机加工+打磨的方法；
[0026]所述对坡口内衬层表面进行耐蚀性处理是用饱和硫酸铜溶液对坡口内衬层表面进行刻蚀，以确认完全去除碳钢表面的镍基残留；
[0027]所述焊材选择及清洗，是按照母材/焊材匹配原则一对一选择相应焊材，并根据焊接工况的不同选择两种焊接工艺对复合管碳钢基层进行机械埋弧焊及半自动二氧化碳气体保护焊的焊材选型；
[0028]碳钢基体焊材选用TG-S50氩弧焊封底；选用TG-S50氩弧焊、DW-A55L SR半自动二氧化碳气体保护焊或LA-71埋弧焊填充，其中埋弧焊焊剂为880M ;选用DW-A55L SR半自动二氧化碳气体保护焊或LA-71埋弧焊盖面，其中埋弧焊焊剂为880M ;内衬层焊材为INCONELWE112焊条；焊材准备完毕后，焊接前用无水乙醇溶液进行擦洗；
[0029]所述对待焊接的双金属复合管预热是，按照标准ASME B31.3要求，根据复合管壁厚进行焊前预热。
[0030]前述的双金属复合管双面焊接的工艺方法，其特征在于，所述步骤(二)的碳钢基体封底焊接工序，采用氩弧焊接工艺对复合管碳钢进行封底焊接时，两名焊工分别立于复合管的两侧，I人由6点钟位置顺时针焊接至12点钟位置，另一人由6点钟位置逆时针焊接至12点钟位置。
[0031]前述的双金属复合管双面焊接的工艺方法，其特征在于，所述步骤(五)的耐蚀内衬层坡口打磨及清洗，必须使用未在碳钢或低合金钢上使用过的氧化铝/碳化硅砂轮片将封底焊道根部余高打磨平整；使用不锈钢钢刷将焊缝及其两侧至少25mm范围内清理干净，以防止油漆、油脂、铁锈、污垢和其它物质对焊缝造成的有害影响。
[0032]前述的双金属复合管双面焊接的工艺方法，其特征在于，所述步骤(二)的碳钢基体封底焊接工序中，封底焊接参数设定为钨极类型为含2% &02的铈钨极，氩气纯度99.99%，流量18?22L/Min，焊接电流110?160A，焊接电压11?14V，焊接速度95?110mm/min，最大热输入 1.2KJ/mm ；
[0033]所述步骤(三)的碳钢基体热焊道焊接工序中，热焊道焊接参数设定为钨极类型为含2 % CeO2的铈钨极，氩气纯度99.99 %，流量18?22L/Min，焊接电流170?220A，焊接电压11?14V，焊接速度160?190mm/min，最大热输入1.lKJ/mm ；
[0034]所述步骤(四)的碳钢基体填充及盖面焊接工序中，填充焊接参数设定:钨极氩弧焊填充焊接参数是钨极类型为含2% &02的铈钨极，氩气纯度99.99%，流量18?22L/Min，焊接电流170?230A，焊接电压11?14V，焊接速度170?190mm/min，最大热输入
1.lKJ/mm ;半自动二氧化碳气体保护焊填充焊接参数是焊接电流160?210A，焊接速度160?300mm/Min，控制热输入量不大于1.7KJ/mm，焊接保护气为20% C02+80% Ar混合气，气体流量15?25L/Min ;机械埋弧焊填充焊接参数是焊接电流240?500A，焊接速度400?600mm/Min，控制热输入量不大于2.2KJ/mm ;盖面焊接参数设定:半自动二氧化碳气体保护焊盖面焊接参数为焊接电流150?180A，焊接速度160?200mm/Min，控制热输入量不大于1.5KJ/mm，焊接保护气为20% C02+80% Ar混合气，气体流量15?25L/Min ;机械埋弧焊盖面焊接参数为焊接电流250?470A，焊接速度420?600mm/Min，控制热输入量不大于
2.lKJ/mm