本發(fā)明屬于管道壓力容器金屬焊接領(lǐng)域，具體地，涉及一種雙金屬機(jī)械復(fù)合管端部電阻點(diǎn)焊工藝。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源需求的日益增長(zhǎng)，油氣田開(kāi)發(fā)及油氣儲(chǔ)運(yùn)對(duì)于防腐技術(shù)和管道材質(zhì)提出了更高的要求。單一成分的管材難以兼顧耐蝕、強(qiáng)度及經(jīng)濟(jì)性等方面，從而導(dǎo)致雙金屬?gòu)?fù)合管應(yīng)運(yùn)而生。雙金屬?gòu)?fù)合管按結(jié)合方式的不同，分為冶金復(fù)合管和機(jī)械復(fù)合管，其中機(jī)械復(fù)合管因制作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉和綜合性能好，在當(dāng)今社會(huì)被廣泛運(yùn)用。但目前國(guó)內(nèi)油氣田應(yīng)用雙金屬機(jī)械復(fù)合管依舊處于起步階段，使用范圍有限，焊接技術(shù)仍不成熟。

雙金屬機(jī)械復(fù)合管焊接最嚴(yán)重的問(wèn)題是裂紋，而焊接接頭裂紋的產(chǎn)生往往與復(fù)合管基層與內(nèi)襯層相交的焊趾處的應(yīng)力大小有著重要關(guān)系。傳統(tǒng)的管端封焊工藝由于采用封焊技術(shù)，使得復(fù)合管基層與內(nèi)襯層相交的焊趾處的應(yīng)力集中增大，且易產(chǎn)生脆硬組織，常會(huì)在封焊處產(chǎn)生裂紋，不能很好的解決機(jī)械復(fù)合管的焊接問(wèn)題。新興的管端堆焊技術(shù)利用冶金原理，將機(jī)械復(fù)合管端部由機(jī)械結(jié)合轉(zhuǎn)變?yōu)橐苯鸾Y(jié)合，使得復(fù)層與內(nèi)襯層相交的焊趾處不會(huì)發(fā)生應(yīng)力集中，但該技術(shù)焊接成本過(guò)高，不能得到廣泛應(yīng)用。因此，尋求一種既經(jīng)濟(jì)又可靠的焊接工藝，仍是機(jī)械復(fù)合管焊接急于解決的一大難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種雙金屬機(jī)械復(fù)合管焊接的工藝方法，用以解決現(xiàn)有焊接工藝存在的焊趾處應(yīng)力集中大、易產(chǎn)生脆硬組織和焊接成本高等缺點(diǎn)，提高焊接效率，保證焊接質(zhì)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案：

雙金屬機(jī)械復(fù)合管端部電阻點(diǎn)焊工藝，包括以下步驟：

步驟一、焊接坡口處理，其處理過(guò)程如下：

101、調(diào)節(jié)機(jī)械復(fù)合管和點(diǎn)焊機(jī)電極的配合位置，使得機(jī)械復(fù)合管軸心與點(diǎn)焊機(jī)的電極處于同一面上，且電焊機(jī)兩電極分別處于管內(nèi)和管外，電極軸心距管端距離為10～30mm；

102、采用大電流對(duì)機(jī)械復(fù)合管進(jìn)行點(diǎn)焊，每點(diǎn)焊完一點(diǎn)后，使得機(jī)械復(fù)合管旋轉(zhuǎn)10°～30°，再進(jìn)行下一次點(diǎn)焊，直至機(jī)械復(fù)合管旋轉(zhuǎn)到360°；

103、將點(diǎn)焊完后機(jī)械復(fù)合管加工成v型帶鈍邊坡口，所述v型坡口的單邊坡口角度β為30°±5°，鈍邊厚度為1.5～3mm，一般內(nèi)襯層厚度即為鈍邊厚度；

步驟二、打底焊：惰性氣體保護(hù)下，采用鎢極氬弧焊對(duì)機(jī)械復(fù)合管的內(nèi)襯層進(jìn)行打底焊，所用焊絲為與耐蝕內(nèi)襯管同材質(zhì)或高一等級(jí)的不銹鋼或鎳基焊絲，焊接電流為70～110a；打底焊前一般采用對(duì)口器進(jìn)行組對(duì)，組對(duì)間隙為2～5mm；打底焊層為多層時(shí)，施焊過(guò)程中將焊層的層間溫度控制在50～80℃，且保證不將碳鋼制基管的外部熔化；

步驟三、過(guò)渡焊：惰性氣體保護(hù)下，采用鎢極氬弧焊對(duì)基層與內(nèi)襯層界面處進(jìn)行過(guò)渡焊，所用焊絲為比耐蝕內(nèi)襯層材質(zhì)高一等級(jí)的不銹鋼或鎳基焊絲，焊接電流為90～130a；

步驟四、填充蓋面焊：采用焊條電弧焊、鎢極氬弧焊或藥芯焊絲電弧焊對(duì)碳鋼制基管進(jìn)行焊接，所用焊材為與碳鋼制基管同材質(zhì)的焊條或焊絲，焊接電流為100～150a，焊接過(guò)程中保證層間溫度低于150℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的一種雙金屬機(jī)械復(fù)合管端補(bǔ)電阻點(diǎn)焊工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明采用了大電流電阻點(diǎn)焊機(jī)，可以快速實(shí)現(xiàn)機(jī)械復(fù)合管圓周電阻點(diǎn)焊，相比于傳統(tǒng)的封焊工藝和堆焊工藝，可以大大降低焊接成本和焊接時(shí)間；

2、由于管端附近圓周焊點(diǎn)的存在，既避免了后續(xù)機(jī)械復(fù)合管焊接過(guò)程中基層與內(nèi)襯層發(fā)生滑動(dòng)，也可分散焊接過(guò)程中產(chǎn)生的接頭應(yīng)力，將一部分應(yīng)力轉(zhuǎn)移至焊點(diǎn)，降低焊趾處的應(yīng)力集中，減小焊接接頭裂紋的產(chǎn)生；

3、電阻點(diǎn)焊對(duì)機(jī)械復(fù)合管基層和內(nèi)襯層材料的性能影響較小，點(diǎn)焊過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生較多的脆硬組織，且內(nèi)襯層金屬的耐蝕性能不會(huì)有太大變化。

附圖說(shuō)明

圖1為機(jī)械復(fù)合管電阻點(diǎn)焊的安裝示意圖；

圖2為點(diǎn)焊完后機(jī)械復(fù)合管的坡口示意圖；

圖3為機(jī)械復(fù)合管的焊接工藝示意圖

圖中：1、機(jī)械復(fù)合管，2、點(diǎn)焊機(jī)電極，3、焊點(diǎn)，4、鈍邊，5、內(nèi)襯層，6、基層，7、焊道一(打底層)，8、焊道二(過(guò)渡層)，9、焊道三(填充層)，10、焊道四(蓋面層)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明：

實(shí)施案例1

本實(shí)施例中，所焊接的機(jī)械復(fù)合管1為由316不銹鋼制成的不銹鋼內(nèi)襯管5和l415碳鋼制成的碳鋼制基管6組成，且其規(guī)格為φ355x(11+2)mm。

步驟一、焊接坡口處理，其處理過(guò)程如下：

101、調(diào)節(jié)機(jī)械復(fù)合管和點(diǎn)焊機(jī)電極的配合位置，使得機(jī)械復(fù)合管1的軸心與點(diǎn)焊機(jī)的電極2處于同一面上，且點(diǎn)焊機(jī)兩電極分別處于管內(nèi)和管外，電極軸心距管端距離為15mm，詳見(jiàn)圖1；

102、采用點(diǎn)焊機(jī)對(duì)機(jī)械復(fù)合管進(jìn)行點(diǎn)焊，點(diǎn)焊電極直徑為5mm，電極壓力為10kn，點(diǎn)焊電流為32ka，導(dǎo)通時(shí)間為100ms，每點(diǎn)焊完一點(diǎn)后，機(jī)械復(fù)合管旋轉(zhuǎn)10°，再進(jìn)行下一次點(diǎn)焊，直至機(jī)械復(fù)合管旋轉(zhuǎn)到360°，形成圓周焊點(diǎn)3；

103、將點(diǎn)焊完后機(jī)械復(fù)合管1加工成v型帶鈍邊坡口，所述v型坡口的單邊坡口角度β為30°，鈍邊厚度為2mm，詳見(jiàn)圖2；

步驟二、打底焊：氬氣保護(hù)下，采用手工鎢極氬弧焊對(duì)機(jī)械復(fù)合管的內(nèi)襯層進(jìn)行打底焊，形成打底層7，組對(duì)間隙為2mm，所用焊絲為比不銹鋼內(nèi)襯層5高一等級(jí)的鎳基焊絲，且焊接電流為85a，氬氣流量8l/min；打底層施焊過(guò)程中注意控制熱輸入量，不得將碳鋼制基管的外部熔化。

本實(shí)施例中，所用的焊絲為鎳基焊絲inconel625；所述鎳基焊絲inconel625含有以下化學(xué)成分：以重量百分比計(jì)的0.05％c，21.5％cr，0.3％mn，8.6％mo，1.5％fe，0.2％si，0.003％s，0.01％p，0.03％cu，0.3％al，0.06％ti，3.68％ta，余量ni。

打底焊之前，采用對(duì)口器對(duì)管道進(jìn)行組對(duì)，并對(duì)待焊接頭正面和背面進(jìn)行清理，避免焊接過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)邊和夾渣；焊接過(guò)程中，焊槍的對(duì)中性要好，否則極易引起反面成形不良；采用擺動(dòng)焊接方法，增加焊縫寬度，以保證足夠的熔合量，防止后續(xù)過(guò)渡區(qū)焊接出現(xiàn)熔合不良。

步驟三、過(guò)渡焊：氬氣保護(hù)下，采用手工鎢極氬弧焊對(duì)基層6與內(nèi)襯層5界面處進(jìn)行過(guò)渡焊，形成過(guò)渡層8，所用焊絲與打底層焊絲相同，均為比不銹鋼內(nèi)襯層5高一等級(jí)的inconel625焊絲，且焊接電流為120a，氬氣流量為8l/min。

步驟四、填充蓋面焊：采用焊條電弧焊對(duì)基層6進(jìn)行焊接，形成填充層9和蓋面層10，所用焊材為碳鋼焊條che507sh，焊接電流為105a，焊接過(guò)程中保證層間溫度低于150℃。所述碳鋼焊條che507sh含有以下化學(xué)成分：以重量百分比計(jì)的0.082％c，1.05％mn，0.54％si，0.010％s，0.020％p，0.05％cr，0.02％ni，0.032％mo，0.01％v。

對(duì)碳鋼制基管6進(jìn)行填充蓋面焊接時(shí)，為避免形成咬邊缺陷，焊接過(guò)程中需要采用擺動(dòng)焊接，將焊槍的擺動(dòng)極限位置設(shè)置在距焊道兩側(cè)1.5mm的位置，且焊槍在極限位置的停留時(shí)間為0.5～2s。

綜上，對(duì)機(jī)械復(fù)合管進(jìn)行焊接時(shí)，需要嚴(yán)格控制焊接熱輸入量和層間溫度，防止出現(xiàn)焊縫晶粒組織過(guò)大、元素?zé)龘p和元素?cái)U(kuò)散嚴(yán)重等不利現(xiàn)象，降低焊縫的焊接質(zhì)量，焊接過(guò)程詳見(jiàn)圖3。

實(shí)施案例2

本實(shí)施例中，所焊接的機(jī)械復(fù)合管2為由316不銹鋼制成的不銹鋼內(nèi)襯管6和20g碳鋼制成的碳鋼制基管5組成，且其規(guī)格為φ76x(7+2)mm。與實(shí)施案例1不同的是：

步驟101中點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊時(shí)，電極軸心距離管端距離為10mm；步驟102中采用點(diǎn)焊機(jī)對(duì)機(jī)械復(fù)合管進(jìn)行點(diǎn)焊，電極壓力為8kn，點(diǎn)焊電流為25ka，機(jī)械復(fù)合管旋轉(zhuǎn)角度為30°。

步驟二中打底焊時(shí)所采用的焊絲為er316l，焊接電流為70a，氬氣流量9l/min，所述焊絲er316l含有以下化學(xué)成分：以重量百分比計(jì)的0.02％c，1.85％mn，0.34％si，0.001％s，0.015％p，18.73％cr，12.50％ni和2.36％mo。

步驟三中過(guò)渡焊所采用的焊絲為er309l，焊接電流為103a，氬氣流量為9l/min，所述焊絲er309l含有以下化學(xué)成分：以重量百分比計(jì)的0.03％c，2.07％mn，0.36％si，0.001％s，0.015％p，24.0％cr，13.25％ni和0.75％mo。

步驟四中填充蓋面焊采用手工鎢極氬弧焊進(jìn)行焊接，所采用的焊絲為er55-g，焊接電流為140a，氬氣流量為12l/min，所述焊絲er55-g含有以下化學(xué)成分：以重量百分比計(jì)的0.084％c，1.31％mn，0.81％si，0.006％s，0.009％p，1.24％cr和0.63％mo。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。