專利名稱：一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及管道焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊的方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)大多數(shù)油氣田含有C02、H2S等腐蝕性介質(zhì)，容易導(dǎo)致油氣集輸過程中管道腐蝕，引起泄漏事故。通常石油、化工等領(lǐng)域鋼質(zhì)管道需要進(jìn)行內(nèi)、外防腐以提高其抗腐蝕能力，延長管線的服役壽命，減少泄漏事故的發(fā)生。一般噴涂有機(jī)或無機(jī)防腐層的作業(yè)在工廠預(yù)制后再在現(xiàn)場進(jìn)行對口焊接成長管線。由于對接焊時(shí)焊接高溫過程容易導(dǎo)致焊縫附近的防腐涂層失效，需要焊后在內(nèi)壁焊縫處補(bǔ)涂防腐涂層即內(nèi)補(bǔ)口，來彌補(bǔ)焊接過程對內(nèi)壁焊縫區(qū)附近涂層防腐性能的不良影響。通常的補(bǔ)口方法有焊縫處打孔伸進(jìn)毛刷補(bǔ)刷涂層以及大口徑管線采用遙控小車在管線內(nèi)部進(jìn)行補(bǔ)口等方法，但這些方法不易準(zhǔn)確控制、技術(shù)復(fù)雜，并且由于現(xiàn)場施工過程條件限制，補(bǔ)口質(zhì)量難以保證，導(dǎo)致管線的服役壽命大為縮短，由管線腐蝕泄漏帶來的經(jīng)濟(jì)損失越來越大。國內(nèi)學(xué)者對防腐鋼質(zhì)管道的焊接及補(bǔ)口問題進(jìn)行了大量研究工作。中國專利公開號(hào)為CN1110385A的專利提供了一種防腐鋼管道免內(nèi)外補(bǔ)口技術(shù)，該方法用爆炸焊接的方法首先在管道兩端焊接上一段不銹鋼內(nèi)襯及外套管，再采用分層焊接的方法焊接內(nèi)襯、管道本體及外套管。這種方法的不足之處在于，首先，該技術(shù)工藝較復(fù)雜，且內(nèi)襯與管道本體的結(jié)合強(qiáng)度難以保證。其次，該方法使得管道對口焊接過程變?yōu)榻饘購?fù)合管的焊接，難以避免的引入了新的焊接問題，直接開V型坡口，由于內(nèi)襯層厚度較薄，容易燒穿，且打底時(shí)基體易對打底焊道產(chǎn)生污染。中國專利公開號(hào)為CN202419038U的專利也提供了一種管道內(nèi)襯耐蝕合金內(nèi)防腐補(bǔ)口技術(shù)，但此技術(shù)與上述方法存在類似問題，內(nèi)襯與基體難以實(shí)現(xiàn)良好冶金熔合，基體與內(nèi)襯之間的間隙給管道對口焊接帶來不利影響。中國專利公開號(hào)為CN201615318U和CN2804559Y的兩項(xiàng)專利各自提供了一種通過設(shè)置連接套、防腐套、隔熱套的方法省去內(nèi)補(bǔ)口步驟，但這兩種方法過程較復(fù)雜，且防腐套與管基體間連接不牢靠。中國專利公開號(hào)為CN102003581A的專利提供了一種通過管道端部設(shè)置連接部的方式免去焊后內(nèi)補(bǔ)口的方法，該方法的連接部需對管道進(jìn)行鐓粗成型或鑄造成型來實(shí)現(xiàn)，且管道對接時(shí)連接部端面防腐層為物理接觸，難以避免的存在間隙，影響耐腐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種針對內(nèi)壁噴涂防腐涂層的鋼質(zhì)管道焊接新技術(shù)，該技術(shù)焊后無需進(jìn)行內(nèi)補(bǔ)口過程，實(shí)用性強(qiáng)，適于石油、化工等領(lǐng)域防腐鋼管道的焊接。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下步驟實(shí)現(xiàn)包括堆焊步驟、機(jī)械加工步驟、噴涂步驟和對接焊步驟，具體步驟如下(一 )、堆焊步驟在鋼管(I)端部一定距離b處加工出具有一定長度a和深度t的凹槽(2)，凹槽兩端倒圓角，防止未熔合缺陷產(chǎn)生，在凹槽上堆焊一定厚度的耐蝕合金材料(3)，堆焊方法采用鎢極氬弧焊，堆焊層(3)厚度應(yīng)大于凹槽深度t，保證焊縫金屬將凹槽
(2)填滿；( 二)、械加工步驟采用機(jī)械加工的方式將管端加工成對接V型坡口(4)；(三)、噴涂步驟機(jī)加完成后，在鋼管內(nèi)壁噴涂一定厚度的防腐涂層(5)；(四)、對接焊步驟將已加工對接V型坡口(4)且內(nèi)壁噴涂防腐涂層(5)完畢的兩根鋼管相對接，沿坡口周向點(diǎn)固定位，焊點(diǎn)數(shù)量根據(jù)管徑大小選??；打底時(shí)先將堆焊層(3)焊透，再進(jìn)行填充及蓋面焊接，焊接方法選擇鎢極氬弧焊。本發(fā)明還具有如下特征1、所述的步驟(一)中的距離b = 5-15mm,凹槽長度a = 20-40mm,凹槽深度t =1-4mmο2、所述的步驟(一)中耐蝕合金材料(3)包括不銹鋼或鎳基合金焊絲。3、所述的步驟(三)中防腐涂層(5)與堆焊層(3)之間的覆蓋長度為8-10mm。4、所述的步驟(三)中機(jī)械加工后剩余堆焊層長度應(yīng)在18mm以上，堆焊層與管體
內(nèi)徑一致。5、所述的步驟(四)的填充材料選擇與步驟(一)中相同的耐蝕合金材料，包括不銹鋼或鎳基合金焊絲。6、所述的步驟(四)中鎢極氬弧焊時(shí)或在防腐層邊緣附近施加冷卻措施。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)鋼質(zhì)管道免內(nèi)補(bǔ)口焊接的原理在于，在鋼管內(nèi)壁凹槽上堆焊一層耐蝕合金，堆焊層與鋼管基體為冶金結(jié)合，從而避免了內(nèi)襯與鋼管基體機(jī)械結(jié)合時(shí)存在間隙給對口焊接過程帶來的不利影響。同時(shí)由于堆焊層預(yù)留一定的長度，使得對口焊接高溫區(qū)遠(yuǎn)離防腐涂層末端，避免將涂層燒焦而失去防腐效果。對口焊接后管道內(nèi)壁為連續(xù)的防腐涂層和耐蝕合金層，因此管道的耐腐蝕性能夠得到充分保證。發(fā)明效果本發(fā)明的優(yōu)勢在于(I)在鋼管內(nèi)壁凹槽內(nèi)堆焊一層耐蝕合金，堆焊層與鋼管基體實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合，相比于設(shè)置內(nèi)襯的方法，能夠減小對口焊接過程中焊接缺陷的產(chǎn)生幾率。(2)內(nèi)壁凹槽距鋼管端部留出一定距離b，保證凹槽兩端管體有足夠剛度，有效降低堆焊后管徑的收縮，使得對口焊接時(shí)管體容易對中，減小錯(cuò)邊量，降低了對口焊接難度，提聞焊接質(zhì)量。(3)堆焊及對接焊填充材料均選用耐蝕合金材料，且堆焊層具有足夠厚度，阻隔了鋼管基體中碳等元素對打底焊道的污染，焊縫稀釋率低。(4)堆焊層預(yù)留足夠長度，使得防腐層末端遠(yuǎn)離對接焊高溫區(qū)，避免了高溫將防腐層燒焦而失效。管道內(nèi)壁為連續(xù)的防腐涂層與耐蝕合金層，充分保證了管線的耐腐蝕性。(5)堆焊、機(jī)械加工及內(nèi)壁噴涂防腐涂層等過程均可在工廠預(yù)制完成，現(xiàn)場只需進(jìn)行一次鋼管的對接焊過程，大大提高了效率，適于實(shí)際工程應(yīng)用。


圖1鋼管內(nèi)壁加工凹槽剖面結(jié)構(gòu)圖；圖2凹槽處堆焊耐蝕合金層示意圖3機(jī)械加工對接V型坡口示意圖；圖4鋼管內(nèi)壁噴涂防腐涂層示意圖；圖5鋼管對接焊后剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中，1-鋼管基體，2-凹槽，3-耐蝕合金堆焊層，4-V型坡口，5-防腐涂層，6_對接焊縫，a-凹槽長度，b-凹槽邊緣距鋼管端部距離，d-鋼管內(nèi)徑，t-凹槽深度，S-防腐涂層覆蓋耐蝕合金堆焊層長度。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本發(fā)明提供了一種鋼質(zhì)管道免內(nèi)補(bǔ)口焊接方法，其具體實(shí)施步驟為(I)堆焊步驟在鋼管內(nèi)壁距端部一定距離b為5mm，處預(yù)先機(jī)械加工出一深度為t為1mm、長度a為20mm的凹槽，凹槽兩端倒圓角，防止未熔合缺陷產(chǎn)生。在凹槽上堆焊一定厚度的耐蝕合金材料，如不銹鋼或鎳基合金焊絲等，堆焊方法采用鎢極氬弧焊，堆焊層厚度應(yīng)大于凹槽深度，保證焊縫金屬將凹槽填滿。(2)機(jī)械加工步驟堆焊完畢后，采用機(jī)械加工的方式將管端加工成V型對接坡口，機(jī)械加工后應(yīng)保證剩余堆焊層長度在19mm，堆焊層與管體內(nèi)徑一致。(3)噴涂步驟機(jī)加完成后，在鋼管內(nèi)壁噴涂一定厚度的防腐涂層，防腐涂層與耐蝕合金堆焊層間的覆蓋長度s在8mm。(4)對接焊步驟將內(nèi)壁噴涂防腐涂層的兩根鋼管相對接，沿坡口周向進(jìn)行點(diǎn)固定位，焊點(diǎn)數(shù)量根據(jù)管徑大小適當(dāng)增減，點(diǎn)固焊應(yīng)保證兩管盡量無錯(cuò)邊。點(diǎn)固后實(shí)施分層焊接，打底時(shí)將堆焊層焊透，打底焊選擇鎢極氬弧焊以保證良好的反面成形，焊接材料選擇與堆焊層相同的耐蝕合金材料。為減小對打底焊道合金元素的稀釋，填充及蓋面也以選擇相同的耐蝕合金填充材料為宜。焊接過程中在管內(nèi)采取充氬保護(hù)，為避免焊接高溫過程對防腐層的不利影響，在保證充分熔合的前提下，盡量采用小規(guī)范施焊，也可在防腐層末端附近施加冷卻措施。實(shí)施例2本發(fā)明提供了一種鋼質(zhì)管道免內(nèi)補(bǔ)口焊接方法，其具體實(shí)施步驟為(I)堆焊步驟在鋼管內(nèi)壁距端部一定距離b為15mm，處預(yù)先機(jī)械加工出一深度為t為4mm、長度a為40mm的凹槽，凹槽兩端倒圓角，防止未熔合缺陷產(chǎn)生。在凹槽上堆焊一定厚度的耐蝕合金材料，如不銹鋼或鎳基合金焊絲等，堆焊方法采用鎢極氬弧焊，堆焊層厚度應(yīng)大于凹槽深度，保證焊縫金屬將凹槽填滿。(2)機(jī)械加工步驟堆焊完畢后，采用機(jī)械加工的方式將管端加工成V型對接坡口，機(jī)械加工后應(yīng)保證剩余堆焊層長度在35mm，堆焊層與管體內(nèi)徑一致。(3)噴涂步驟
機(jī)加完成后，在鋼管內(nèi)壁噴涂一定厚度的防腐涂層，防腐涂層與耐蝕合金堆焊層間的覆蓋長度s為10mm。(4)對接焊步驟將內(nèi)壁噴涂防腐涂層的兩根鋼管相對接，沿坡口周向進(jìn)行點(diǎn)固定位，焊點(diǎn)數(shù)量根據(jù)管徑大小適當(dāng)增減，點(diǎn)固焊應(yīng)保證兩管盡量無錯(cuò)邊。點(diǎn)固后實(shí)施分層焊接，打底時(shí)將堆焊層焊透，打底焊選擇鎢極氬弧焊以保證良好的反面成形，焊接材料選擇與堆焊層相同的耐蝕合金材料。為減小對打底焊道合金元素的稀釋，填充及蓋面也以選擇相同的耐蝕合金填充材料為宜。焊接過程中在管內(nèi)采取充氬保護(hù)，為避免焊接高溫過程對防腐層的不利影響，在保證充分熔合的前提下，盡量采用小規(guī)范施焊，也可在防腐層末端附近施加冷卻措施。實(shí)施例3
在管徑為Φ 76mm,壁厚為9mm的Q245R碳鋼管道，在距管端IOmm處開一長度為22mm、深度為2mm的凹槽，采用鎢極氬弧焊在凹槽上堆焊耐蝕合金，填充材料可選擇316L或625鎳基合金焊絲，保證填充金屬將凹槽填滿。將堆焊后的管體端部加工V型坡口，坡口角度40°，機(jī)械加工后剩余堆焊層長度20mm，堆焊層與管內(nèi)壁過渡光滑。在鋼管內(nèi)壁噴涂一層2mm厚的聚乙烯粉末涂層，涂層覆蓋堆焊層金屬10mm。將兩根內(nèi)壁噴涂防腐涂層完畢的鋼管相對接，沿坡口周向進(jìn)行點(diǎn)固，每60°點(diǎn)固一定位焊點(diǎn)。打底時(shí)先將堆焊層金屬焊透，需保證良好的反面成形，再進(jìn)行填充和蓋面焊接，焊接方法仍選擇鎢極氬弧焊，填充材料與堆焊所用相同，焊接過程中進(jìn)行管內(nèi)充氬保護(hù)。堆焊及對接焊參數(shù)見表I所示，焊后能夠得到優(yōu)質(zhì)無缺陷的接頭，管道內(nèi)壁為連續(xù)的防腐涂層及耐蝕合金堆焊層，保證了管道具有良好的耐腐蝕能力，焊后無需內(nèi)補(bǔ)口。表I堆焊及對接焊過程焊接參數(shù)表
權(quán)利要求
1.一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊的方法，包括堆焊步驟、機(jī)械加工步驟、噴涂步驟和對接焊步驟，其特征在于，具體步驟如下 (一)、堆焊步驟在鋼管(I)端部一定距離b處加工出具有一定長度a和深度t的凹槽(2)，凹槽兩端倒圓角，防止未熔合缺陷產(chǎn)生，在凹槽上堆焊一定厚度的耐蝕合金材料(3)，堆焊方法采用鎢極氬弧焊，堆焊層(3)厚度應(yīng)大于凹槽深度t，保證焊縫金屬將凹槽(2)填滿； (二 )、械加工步驟采用機(jī)械加工的方式將管端加工成對接V型坡口(4)； (三)、噴涂步驟機(jī)加完成后，在鋼管內(nèi)壁噴涂一定厚度的防腐涂層(5)； (四)、對接焊步驟將已加工對接V型坡口(4)且內(nèi)壁噴涂防腐涂層(5)完畢的兩根鋼管相對接，沿坡口周向點(diǎn)固定位，焊點(diǎn)數(shù)量根據(jù)管徑大小選取；打底時(shí)先將堆焊層(3)焊透，再進(jìn)行填充及蓋面焊接，焊接方法選擇鎢極氬弧焊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊的方法，其特征在于所述的步驟(一)中的距離b =凹槽長度a = 20-40mm,凹槽深度t = l_4mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊的方法，其特征在于所述的步驟(一)中耐蝕合金材料(3)包括不銹鋼或鎳基合金焊絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊的方法，其特征在于所述的步驟(三)中防腐涂層(5)與堆焊層(3)之間的覆蓋長度為8-10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊的方法，其特征在于所述的步驟(三)中機(jī)械加工后剩余堆焊層長度應(yīng)在18mm以上，堆焊層與管體內(nèi)徑一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊的方法，其特征在于所述的步驟(四)的填充材料選擇與步驟(一)中相同的耐蝕合金材料，包括不銹鋼或鎳基合金焊絲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊的方法，其特征在于所述的步驟(四)中鎢極氬弧焊時(shí)或在防腐層邊緣附近施加冷卻措施。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊的方法，適于石油、化工行業(yè)帶防腐涂層鋼管道焊接接頭的防腐處理。其要點(diǎn)是首先在距鋼管端部一定距離處加工出具有一定長度和深度的凹槽，并在凹槽上堆焊耐蝕合金材料，將堆焊后的鋼管端部加工成V型坡口，在鋼管內(nèi)壁噴涂足夠厚度的防腐涂層，防腐涂層覆蓋耐蝕合金堆焊層足夠長度，再將兩根鋼管對接，點(diǎn)固定位后實(shí)施分層焊接，焊接方法選擇鎢極氬弧焊，填充材料選擇與堆焊時(shí)相同的耐蝕合金材料，焊接過程中管內(nèi)進(jìn)行充氬保護(hù)。本發(fā)明提供的一種防腐鋼管道免內(nèi)補(bǔ)口焊接新技術(shù)，能夠保證管道內(nèi)壁及焊口抗腐蝕能力，免去了焊后現(xiàn)場內(nèi)補(bǔ)口工藝，具有施工簡單，性能可靠的特點(diǎn)，適于石油、化工領(lǐng)域?qū)嶋H工程應(yīng)用。
文檔編號(hào)B23K9/16GK103008988SQ20121051454
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者呂世雄, 徐永強(qiáng), 黃永憲, 崔慶龍, 鄭傳奇, 王龍江 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)