本發(fā)明涉及管道焊接技術領域，尤其涉及大孔徑管端堆焊耐蝕合金復合鋼管的管道復合焊接方法。

背景技術：

大多數管道輸送介質含有硫化物、氯化物等腐蝕性物質，容易腐蝕鋼制管道造成介質泄漏。通常對鋼制管道進行內、外壁防腐處理以提高其防腐性能，延長管道使用壽命。鋼管的內壁防腐一般在工廠內涂覆溶劑型或無溶劑型防腐材料，然后再到施工現(xiàn)場對口焊接成管線；由于管道焊接高溫造成焊縫附近區(qū)域防腐層破壞，需要在管道焊接后通過“補口”機器人對焊縫內壁及附近區(qū)域進行二次防腐處理，來彌補焊接對焊縫及附近區(qū)域防腐性能造成的不良影響。

在大孔徑（一般大于￠325mm）長輸管道施工中，需要通過一段短節(jié)把兩段較長的管道（一般為2km左右）焊接連接在一起，這種方法叫做“碰死口”，也叫“管道連頭”。由于“補口”機器人無法進入長于2公里的管道內部進行焊縫區(qū)域防腐“補口”，使管道“死口”焊縫成為管道內壁防腐盲點。對于中、小孔徑（一般小于￠325mm）管道而言，由于沒有合適的機器人進入管道內部進行防腐“補口”，所有管道焊縫內壁都成為防腐“補口”的盲點。

中國專利公開號CN1110385A的專利提供了一種在鋼管兩端內壁爆炸焊接一段不銹鋼內襯及外套管，通過分層焊接來起到免內防腐“補口”作用的技術；中國專利公開號CN202419038U提供了一種管道內襯耐蝕合金內防腐補口技術，也是通過分層焊接實施管道對焊。上述分層焊接技術同不銹鋼機械復合管焊接技術一樣，未涉及在不銹鋼焊層上焊接碳鋼焊材并實現(xiàn)兩種材料的冶金熔合技術。焊道熔池采用管道內部充氬保護，不能解決大孔徑管道焊接施工或“碰死口”施工焊道熔池無法充氬保護的問題。

中國專利公開號CN103008988A提供了一種在管端內壁加工凹槽并在槽內預先堆焊一層不銹鋼層，然后對鋼管內壁噴涂防腐涂層，在管道焊接中采用不銹鋼或鎳基焊絲氬弧焊打底、不銹鋼或鎳基合金焊條填充、蓋面工藝，實現(xiàn)管道焊接免內“補口”，保證管道內壁防腐連續(xù)性的技術。該技術也未涉及在不銹鋼焊層上焊接碳鋼焊材并實現(xiàn)兩種材料的冶金熔合技術。該專利所述不銹鋼或鎳基焊層保證了與堆焊層理化性能的一致性，但在母材內壁加工凹槽的方法無法保證碳鋼母材力學性能的一致性。焊道熔池采用管道內部充氬保護，不能解決大孔徑管道焊接施工或“碰死口”施工焊道熔池無法充氬保護的問題。

由于氬弧焊焊接速度較慢，焊道呈現(xiàn)間歇性冷熱交替引起焊層應力波動變化，在焊縫拉應力集中區(qū)域容易引起顯微裂紋，影響了焊道機械強度，不適用于大孔徑長輸管道野外焊接施工的速度要求，尤其不適用于野外長輸管道“碰死口”的焊接施工要求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種大孔徑管端堆焊耐蝕合金復合鋼管管道復合焊接方法，該方法利用不銹鋼或鎳基合金焊絲+氬氣保護，解決了大孔徑管端堆焊耐蝕合金免補口復合鋼管對焊時的熔池保護問題；解決了在不銹鋼或鎳基焊層上面焊接碳鋼焊材的冶金熔合問題，這是一種不銹鋼或鎳基合金焊材+低碳鋼焊材的管道復合焊接技術，其具體步驟如下：

（一）、鋼管坡口機械修整步驟：（1）保證坡口及坡口附近區(qū)域露出金屬白亮色，保證鈍邊0.5～1mm，（2）保證坡口端面與鋼管垂直；

（二）鋼管組對步驟：（1）組對方法：外對口器組對；（2）組對預留焊道間隙：3～4mm；（3）組對錯邊量：相同公稱直徑鋼管組對錯邊量不大于1.5mm；（4）焊縫錯開量：相同公稱直徑的直縫焊管或螺旋焊管的焊縫錯開量不小于100mm；

（三）定位焊步驟：（1）焊材：選用與堆焊層相同材質的耐蝕合金藥芯自保護焊絲；（2）熔池保護：氬氣；（3）焊接方式：半自動下向焊接；（4）焊接參數：定位焊接參數略小于相同直徑的實心焊絲；（5）定位焊要求：定位焊應在鋼管圓周上均勻分部5處以上，每一處定位焊的焊縫長度不小于100mm，定位焊的累積焊縫長度不小于圓周長的50﹪；（6）焊后處理：焊接完成后卸除外對口器，用磨光機清理焊道藥皮；

（四）打底焊步驟：（1）焊材：與定位焊相同；（2）熔池保護：氬氣；（3）焊接方式：半自動下向焊接；（4）焊接參數：大于定位焊的焊接參數，（5）打底焊要求：將定位焊層熔透；（6）焊層厚度：≧堆焊層厚度；（7）焊后處理：用磨光機清理焊道藥皮，迅速開始過渡焊層的焊接；

（五）過渡焊步驟：（1）焊材：與打底焊相同；（2）熔池保護：氬氣；（3）焊接參數：比打底焊電流大30～40A，比打底焊電壓高3～4V；（4）焊接方式：半自動下向焊；（5）焊接速度：快:；（6）焊層厚度：2mm左右；（7）作用：消除打底焊層的焊接應力，使焊道溫度均勻；（8）要求：熔合一定碳鋼成分，形成少量鐵素體組織，為低碳鋼填充焊層與不銹鋼過渡焊層的冶金熔合創(chuàng)造有利條件。（9）焊后處理：用磨光機迅速清理焊道藥皮后立即進行低碳鋼焊材填充焊；

（六）填充焊步驟：（1）焊材：藥芯自保護低碳鋼焊絲；（2）焊接方式：半自動；（3）焊接方向：下向；（4）焊接要求：快、?。繉硬怀^2.0mm），使填充層與過渡層金屬相互擴散；（5）焊接參數：根據焊絲參數；（6）焊道層數：根據鋼管壁厚減2mm左右決定；（7）焊后處理：磨光機清理藥皮；

（七）蓋面焊步驟：（1）焊材：與填充焊層相同；（2）焊接方式：半自動；（3）焊接方向：下向；（4）焊接要求：快；（5）焊接參數：根據焊絲參數；（6）焊道層數：1層；（7）焊后余高：0.5～1.5mm；（8）焊后處理：手工清理藥皮、飛濺。

本發(fā)明還具有如下特征：

1、所述步驟（三）和（四）、（五）中采用與堆焊層相同材質的藥芯焊絲+氬氣熔池保護半自動焊接；

2、所述步驟（五）中焊接參數（2）過渡焊電流比打底焊電流大30～40A，過渡焊電壓比打底焊電壓高3～4V；

3、所述步驟（五）中（4）與（5）要求焊接速度快、焊層薄的特點；

4、所述步驟（五）中（6）要求起到消除打底焊層的焊層應力，使焊道溫度均勻的作用；

5、所述步驟（五）中（7）要求熔合一定低碳鋼成分，形成一定的鐵素體組織，為低碳鋼填充焊層與不銹鋼過渡焊層的冶金熔合創(chuàng)造有利條件；

6、所述步驟（六）、（七）中采用力學性能大于碳鋼母材性能的藥芯自保護低碳鋼焊絲半自動焊接；

這是一種大孔徑免補口耐蝕合金管端堆焊復合鋼管的不銹鋼焊材+低碳鋼焊材的復合焊接技術。

本發(fā)明的原理在于：

通過較小的打底焊層焊接參數，控制了焊層不銹鋼成分的稀釋和碳鋼中的碳遷移，保證了焊層的耐腐蝕性能；（2）通過較大焊接參數的過渡焊層，在解決與打底焊層熔合的同時，熔入了一定的低碳鋼成分，形成一定的的鐵素體組織；（3）通過較大焊接參數和較薄低碳鋼焊層，使低碳鋼焊層與不銹鋼過渡焊層金屬相互擴散，為低碳鋼焊材與不銹鋼焊層的良好熔合提供了有利條件，實現(xiàn)了低碳鋼焊材和不銹鋼焊層的復合焊接。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：

（1）通過對不銹鋼堆焊鋼管的打底焊接，保證了焊縫內壁及附近區(qū)域的防腐性能，實現(xiàn)了管道內壁防腐層的連續(xù)性；

（2）通過藥芯自保護不銹鋼焊絲+氬氣熔池保護進行定位和打底焊層的焊接，解決大孔徑管道焊接無法進行管道內壁充氬進行熔池保護的難題；

（3）通過過渡焊焊接參數的變化引起過渡焊層金相組織的改變，解決了在不銹鋼焊層上面覆層焊接低碳鋼焊材的難題，打破了無法用低碳鋼焊材焊接不銹鋼的焊接禁區(qū)；

（4）通過藥芯自保護不銹鋼焊絲+氬氣熔池保護和藥芯自保護低碳鋼焊絲半自動下向焊接，提高了大孔徑管端堆焊耐蝕合金復合管道全位置焊接施工效率；

（5）通過合理的焊接參數，保證了大孔徑管端堆焊耐蝕合金復合管道全位置焊接施工質量。

附圖說明

摘要附圖：本圖是一種大孔徑管端堆焊耐蝕合金復合鋼管的復合焊接方法示意圖：(1)鋼管內壁防腐涂層；(2)不銹鋼或鎳基合金堆焊層；(3)鋼管；(4)定位焊；(5)打底焊層；(6)過渡焊層；(7)填充焊層；(8)填充焊層；(9)蓋面焊層。

說明書附圖：圖1是一種大孔徑管端堆焊耐蝕合金復合鋼管的復合焊接方法示意圖：(1)鋼管內壁防腐涂層；(2)不銹鋼或鎳基合金堆焊層；(3)低碳鋼鋼管；(4)不銹鋼或鎳基合金藥芯焊絲+氬氣保護半自動焊定位焊；(5)不銹鋼或鎳基合金藥芯焊絲+氬氣保護半自動焊打底焊層；(6)不銹鋼或鎳基合金藥芯焊絲+氬氣保護半自動焊過渡焊層；(7)低碳鋼藥芯自保護焊絲半自動填充焊層a；(8)低碳鋼藥芯自保護焊絲半自動填充焊層b；(9)低碳鋼藥芯自保護焊絲半自動蓋面焊層。

具體實施方式

實施實例

本發(fā)明公開了一種大孔徑管端堆焊耐蝕合金復合鋼管的復合焊接方法。以914*10.3mmL450MB管端內壁堆焊309L復合螺旋焊管組對復合焊接為例，其具體實施步驟為：

（一）坡口機械修整步驟：采用角向磨光機修整，（1）保證坡口及坡口附近區(qū)域露出金屬白亮色，保證鈍邊0.5～1mm，（2）保證坡口端面與鋼管垂直；

（二）鋼管組對步驟：（1）組對方法：外對口器組對；（2）組對預留焊道間隙：3～4mm；（3）組對錯邊量：不大于1.6mm；（4）焊管焊縫錯開量：不小于120mm；

（三）定位焊步驟：（1）焊材：Φ1.2mmDW309L藥芯自保護焊絲；（2）熔池保護：氬氣；（3）焊接方式：半自動（4）焊接方向：下向；（5）焊接參數：電流70A，電壓21V，DC-；（6）焊接過程：在鋼管圓周上均勻分布5處，每一處焊縫長度300mm左右，累積焊縫長度約等于1500mm；（7）焊道形態(tài)：焊道背面成型美觀，無咬邊凹陷；焊道正面外觀形態(tài)：平滑；焊后處理：焊接完成后卸除外對口器，用磨光機清理焊道藥皮；

（四）打底焊步驟：（1）焊材：Φ1.2mmDW309L藥芯自保護焊絲；（2）熔池保護：氬氣；（3）焊接方式：半自動（4）焊接方向：下向；（5）焊接參數：電流：75A，電壓：21V，DC-;（6）打底焊要求：將定位焊層的熔透；（7）焊層厚度：略高于堆焊層厚度；（8）焊道形態(tài)：焊道背面成型平滑美觀，無咬邊凹陷；焊道正面外觀形態(tài)：平滑凹型；（9）焊后處理：用磨光機清理焊道藥皮；

（五）過渡焊步驟：（1）焊材：Φ1.2mmDW309L藥芯自保護焊絲；（2）熔池保護：氬氣；（3）焊接參數：電流120A，電壓高25V，DC-；（4）焊接方式：半自動（5）焊接方向：下向；（6）焊層厚度：2mm左右；（7）焊道外觀形態(tài)：平滑凹型；（8）焊后處理：用磨光機迅速清理焊道藥皮；

（六）填充焊步驟：（1）焊材：Φ2.0mmE71T8藥芯自保護低碳鋼焊絲;（2）焊接方式：半自動；（3）焊接方向：下向；（4）焊接要求：每層不超過2.0mm；（5）焊接參數：電流：200A，電壓：21V，DC-；（6）焊道層數：2層；（7）焊道外觀形態(tài)：平滑凹型；（8）焊后處理：磨光機清理藥皮；

（七）蓋面焊步驟：（1）焊材：Φ2.0mmE71T8藥芯自保護低碳鋼焊絲;（2）焊接方式：半自動；（3）焊接方向：下向；（4）焊接參數：電流：200A，電壓：21V，DC-；（5）焊道層數：1層；（6）焊后余高：0.5～1.5mm；（7）焊道外觀形態(tài)：平滑凸型，成型美觀，無咬邊凹陷；（8）焊后處理：手工清理藥皮、飛濺。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。