一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法，其有利于保證復(fù)合管內(nèi)壁抗腐蝕性。其要點是在復(fù)合板不銹鋼層兩端端部加工出具有一定尺寸的半U形凹槽，并在凹槽上堆焊不銹鋼材料，將堆焊后的復(fù)合板碳鋼層兩端端部加工出帶鈍邊的V型坡口，再將復(fù)合板兩端卷起對接，點固定位后實施分層焊接，打底焊選擇鎢極氬弧焊，填充及蓋面焊選用熔化極惰性氣體保護焊，打底焊填充材料選擇不銹鋼焊絲，填充及蓋面焊填充材料可選擇碳鋼焊絲。本發(fā)明能夠保證復(fù)合管不銹鋼層不受污染，具有操作簡單，性能可靠的特點，適用于油氣輸送及化工等領(lǐng)域的實際工程應(yīng)用。
【專利說明】一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及焊接領(lǐng)域，具體涉及一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油氣田開采規(guī)模擴大，油氣田的開發(fā)以及輸送條件變得更為復(fù)雜，油氣田中含有的C02、H2S等腐蝕介質(zhì)使得傳統(tǒng)的單一的防腐技術(shù)及材料已經(jīng)不能滿足油氣田的發(fā)展需要。
[0003]目前，碳鋼內(nèi)襯不銹鋼的雙金屬復(fù)合管以其良好的抗腐蝕性能，良好的機械性能和相對較低的成本，在油氣田領(lǐng)域被逐步推廣使用。國外，美國墨西哥灣法爾韋油田復(fù)合管早已被應(yīng)用，在俄羅斯等油氣田中復(fù)合管也都有應(yīng)用。國內(nèi)，復(fù)合管在塔里木油田分公司牙哈氣油田地面集輸管上開始應(yīng)用；長慶油田及大慶油田注水管線上均有應(yīng)用。
[0004]制造復(fù)合管的方法主要有:拉拔生產(chǎn)復(fù)合管，離心鑄造生產(chǎn)復(fù)合管，離心鋁熱技術(shù)生產(chǎn)復(fù)合管，爆炸成型生產(chǎn)復(fù)合管，焊接生產(chǎn)復(fù)合管等。拉拔復(fù)合法是將兩種不同金屬管套裝在一起，然后在模具中拉拔，該方法通過塑性變形機械結(jié)合而成，結(jié)合強度低，且不能連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較低。離心鑄造生產(chǎn)復(fù)合管及離心鋁熱技術(shù)生產(chǎn)復(fù)合管，對設(shè)備要求較高，成本較高。
[0005]國內(nèi)對焊接生產(chǎn)雙金屬復(fù)合管的開發(fā)技術(shù)起步比較晚，在使用的過程中經(jīng)常會出現(xiàn)焊接缺陷，如焊接裂紋，未焊透及焊接后易被腐蝕等，其中焊后易被腐蝕問題較為嚴(yán)重。由于基層碳鋼和內(nèi)襯不銹鋼層化學(xué)成分差異較大，在復(fù)合板焊接成復(fù)合管時，碳鋼層中的碳元素向不銹鋼層中擴散，對不銹鋼層造成污染，降低了不銹鋼抗腐蝕性，從而降低了復(fù)合管的使用性能。因此，如何減少焊接過程中碳鋼層中碳元素向不銹鋼層中擴散成為制備復(fù)合管的關(guān)鍵問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接技術(shù)，該技術(shù)能夠減少碳鋼層中的碳元素在焊接過程中向不銹鋼層的擴散，以提高復(fù)合管的抗腐蝕性能，工藝簡單，實用性強。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下幾個步驟實現(xiàn):
[0008](一 )、堆焊步驟:在復(fù)合板的內(nèi)襯不銹鋼層(2)兩端端部加工出長度為a、半徑為r的半U形凹槽(3)，使得半徑r大于不銹鋼層的厚度t，在凹槽上堆焊不銹鋼(4)，堆焊方法采用鎢極氬弧焊，堆焊層的厚度應(yīng)大于半徑r，以保證半U形凹槽(3)被填滿；
[0009]( 二)、機械加工步驟:采用機械加工方式將復(fù)合板的兩端端面加工成的帶鈍邊V型對接坡口(5)。
[0010](三)、對接焊步驟:將加工好的復(fù)合板兩端卷起對接，沿坡口進行點固定位，焊點數(shù)取決于制備的復(fù)合管的長度，打底時先將鈍邊焊透，再進行填充及蓋面焊接，打底焊選擇鎢極氬弧焊，為提高效率在填充及蓋面焊時選擇熔化極惰性氣體保護焊。[0011]本發(fā)明還具有如下特征:
[0012]1、所述步驟(一)中的半U形凹槽的長度a=4-7mm,半U形凹槽半徑r=5-8mm,復(fù)合板不銹鋼層的厚度t=l.2-4mm。
[0013]2、所述步驟(二)中的V型坡口的鈍邊長度為1.5-2.5mm。
[0014]3、所述步驟(三)中的填充材料選擇與步驟(一)中相同的不銹鋼材料。
[0015]4、所述步驟(三)中鎢極氬弧焊時施加冷卻措施。
[0016]5、所述步驟(一)中的堆焊過程焊接參數(shù)為:采用直流電140?200A，焊接速度
2.1?2.7臟/ s,送絲速度1.1?1.7臟/ s,氣體流量8?12L / min ;步驟(三)中的對接焊過程參數(shù)與步驟(一)中的堆焊過程焊接參數(shù)相同。
[0017]本發(fā)明提高復(fù)合管抗腐蝕性的原理在于，在復(fù)合板的不銹鋼內(nèi)襯層端部加工出具有一定尺寸半U形凹槽，并在凹槽上堆焊不銹鋼材料，堆焊層的厚度比復(fù)合板不銹鋼層厚度t大，將堆焊后的復(fù)合板碳鋼層端部加工成V型坡口，對接焊時，由于堆焊的不銹鋼將復(fù)合板碳鋼層與不銹鋼層隔離開，并且復(fù)合板不銹鋼層距焊接高溫區(qū)較遠(yuǎn)，從而減少碳鋼層中的碳元素在焊接過程中向不銹鋼層擴散，降低了碳元素對不銹鋼的污染，保證內(nèi)襯不銹鋼層的抗腐蝕性能。
[0018]發(fā)明效果
[0019]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0020](I)、復(fù)合板端部凹槽上堆焊了不銹鋼，堆焊的不銹鋼將復(fù)合板碳鋼層和不銹鋼層分隔開，阻隔了碳鋼層的碳元素向不銹鋼層擴散，降低了碳元素對不銹鋼層的污染，提高了復(fù)合管的抗腐蝕性能。
[0021](2)、堆焊的不銹鋼層厚度大于復(fù)合板不銹鋼層的厚度，這樣也降低了焊接過程中復(fù)合板兩邊定位時對正較困難的問題，降低了焊接難度，使焊接操作容易進行。
[0022](3)、堆焊層預(yù)留有足夠的長度，保證了復(fù)合板的末端遠(yuǎn)離焊接高溫區(qū)，可以進一步降低碳鋼層的碳元素向不銹鋼層擴散。
[0023](4)、堆焊不銹鋼后的復(fù)合板由于不銹鋼層較厚，可以減少鎢極氬弧焊時焊縫下榻量。
[0024](5)、復(fù)合板制備復(fù)合管的連接屬于冶金結(jié)合，可靠性較高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1復(fù)合板端部加工半U型凹槽示意圖。
[0026]圖2凹槽處堆焊不銹鋼示意圖。
[0027]圖3復(fù)合板兩端機械加工帶鈍邊的對接V型坡口示意圖。
[0028]圖4復(fù)合板卷邊焊接成復(fù)合管示意圖。
[0029]圖中1、復(fù)合板的碳鋼層，2、復(fù)合板的內(nèi)襯不銹鋼層，3、半U形凹槽，4、不銹鋼堆焊層，5、帶鈍邊的V型坡口，6、對接焊縫。
【具體實施方式】
[0030]實施例1
[0031]本發(fā)明的目的在于提供一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法，其具體實施步驟為:
[0032](一 )、堆焊步驟:在復(fù)合板的內(nèi)襯不銹鋼層(2)的兩端端部加工出長度a為4_，半徑r為5mm的半U形凹槽(3),使得r大于不銹鋼層的厚度t為1.2mm。在凹槽上堆焊不銹鋼(4)，堆焊方法采用鎢極氬弧焊，堆焊層的厚度應(yīng)大于凹槽的深度r，以保證凹槽(3)被填滿。焊接參數(shù):采用直流電140A,焊接速度2.1mm / s,送絲速度1.1mm / s,氣體流量8 / min。
[0033]( 二)、機械加工步驟:采用機械加工的方式將復(fù)合板的兩端端面加工成對接的帶鈍邊的V型坡口(5)，鈍邊長度為1.5mm。
[0034](三)、對接焊步驟:將加工好的復(fù)合板的兩端卷起對接，沿坡口進行點固定位，焊點數(shù)取決于復(fù)合管的長度。打底焊時先將鈍邊焊透，再進行填充及蓋面焊接，打底焊選擇鎢極氬弧焊，打底時在保證焊透的基礎(chǔ)上，選用較小的焊接參數(shù)，以保證較低的焊接熱能量輸入。為提高效率在填充及蓋面焊時選擇熔化極惰性氣體保護焊，在填充的初期盡量選擇較小的焊接參數(shù)。對接焊過程參數(shù)與步驟(一)中的堆焊過程焊接參數(shù)相同。
[0035]實施例2
[0036]本發(fā)明的目的在于提供一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法，其具體實施步驟為:
[0037](一 )、堆焊步驟:在復(fù)合板的內(nèi)襯不銹鋼層(2)的兩端端部加工出長度a為7_，半徑r為8mm的半U形凹槽(3),使得半U形凹槽的半徑r大于不銹鋼層的厚度t為4mm。在凹槽上進行堆焊不銹鋼(4)，堆焊方法采用鎢極氬弧焊，堆焊層的厚度應(yīng)大于凹槽的深度r，以保證凹槽(3)被填滿。焊接參數(shù)為:采用直流電200A，焊接速度2.7mm / s，送絲速度
1.7mm / s,氣體流量 12L / min。
[0038]( 二)、機械加工步驟:采用機械加工的方式將復(fù)合板的兩端端面加工成帶鈍邊的對接V型坡口(5)，鈍邊長度為2.5mm。
[0039](三)、對接焊步驟:將加工好的復(fù)合板的兩端卷邊對接，沿坡口進行點固定位，焊點數(shù)取決于復(fù)合管的長度。打底時先將鈍邊焊透，再進行填充及蓋面焊接，打底焊接方法選擇鎢極氬弧焊，打底時在保證焊透的基礎(chǔ)上，選用較小的焊接參數(shù)，以保證較低的焊接熱能量輸入。為提高效率在填充及蓋面焊時選擇熔化極惰性氣體保護焊，在填充的初期盡量選擇較小的焊接參數(shù)。對接焊過程參數(shù)與步驟(一)中的堆焊過程焊接參數(shù)相同。
【權(quán)利要求】
1.一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法，包括堆焊步驟、機械加工步驟和對接焊步驟，其特征在于，具體步驟如下: (一)、堆焊步驟:在復(fù)合板的內(nèi)襯不銹鋼層(2)兩端端部加工出長度為a、半徑為r的半U形凹槽(3)，使得半徑r大于不銹鋼層的厚度t，在凹槽上堆焊不銹鋼(4)，堆焊方法采用鎢極氬弧焊，堆焊層的厚度應(yīng)大于半徑r，以保證半U形凹槽(3)被填滿； (二)、機械加工步驟:采用機械加工方式將復(fù)合板的兩端端面加工成的帶鈍邊V型對接坡口(5)。 (三)、對接焊步驟:將加工好的復(fù)合板兩端卷起對接，沿坡口進行點固定位，焊點數(shù)取決于制備的復(fù)合管的長度，打底時先將鈍邊焊透，再進行填充及蓋面焊接，打底焊選擇鎢極氬弧焊，為提高效率在填充及蓋面焊時選擇熔化極惰性氣體保護焊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法，其特征在于:所述步驟(一)中的半U形凹槽的長度a=4-7mm，半U形凹槽半徑r=5-8mm，復(fù)合板不銹鋼層的厚度 t=l.2_4mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法，其特征在于:所述步驟(二)中的V型坡口的鈍邊長度為1.5-2.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法，其特征在于:所述步驟(三)中的填充材料選擇與步驟(一)中相同的不銹鋼材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法，其特征在于:所述步驟(三)中鎢極氬弧焊時施加冷卻措施。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由復(fù)合板制備復(fù)合管的焊接方法，其特征在于:所述步驟(一)中的堆焊過程焊接參數(shù)為:采用直流電140?200A，焊接速度2.1?2.7mm / S，送絲速度1.1?1.7mm / s,氣體流量8?12L / min ;步驟(三)中的對接焊過程參數(shù)與步驟(一)中的堆焊過程焊接參數(shù)相同。
【文檔編號】B23K9/173GK103521899SQ201310500429
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月9日
【發(fā)明者】呂世雄, 姜麗麗, 李充, 徐永強, 王龍江 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)