雙金屬復(fù)合管雙面焊接的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接工藝方法，尤其涉及一種雙金屬復(fù)合管雙面焊接的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油氣田開發(fā)的深入，地面管線面臨的腐蝕環(huán)境越來越惡劣，特別在一些高含H2s/cod9油氣田，地面管線腐蝕問題十分嚴(yán)重，普通碳鋼難以勝任，耐蝕合金又價(jià)格昂貴，雙金屬復(fù)合管的問世使其找到了行之有效的解決辦法。
[0003]雙金屬復(fù)合管用途相當(dāng)廣泛，主要用于海上石油鉆井平臺(tái)配管、輸送管道、加熱爐用管、高溫高壓用鍋爐管、化工用管等等。
[0004]焊接是雙金屬復(fù)合管制造和應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。對(duì)于雙金屬復(fù)合管的接長(zhǎng)焊接，目前國內(nèi)外主流的焊接工藝是單面焊工藝，此種方式要求復(fù)合管的基層與內(nèi)襯層均需采用高合金焊材，工序簡(jiǎn)單但焊接效率低、成本高，因此有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有工藝存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種雙金屬復(fù)合管焊接的工藝方法，其采用雙面復(fù)合坡口，母材/焊材匹配連接，降低焊接成本，提高焊接效率，保證焊接質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來解決其技術(shù)問題的:
[0007]本發(fā)明雙金屬復(fù)合管雙面焊接的工藝方法，其特征在于，包括步驟:
[0008](一 )焊前準(zhǔn)備工序:
[0009](I)坡口制作:加工雙面復(fù)合坡口 ；
[0010](2)坡口組對(duì):檢查坡口加工質(zhì)量，確保坡口及其附件區(qū)域的完好性后進(jìn)行坡口組對(duì)，坡口組對(duì)間隙為3mm至5mm ；
[0011 ] (3)對(duì)坡口內(nèi)襯層表面進(jìn)行耐蝕性處理；
[0012](4)焊材選擇及清洗；
[0013](5)對(duì)待焊接的雙金屬復(fù)合管預(yù)熱；
[0014](二)碳鋼基體封底焊接工序:氬弧焊焊接工藝，采用單層單道焊由復(fù)合管碳鋼側(cè)進(jìn)行封底焊接；焊接時(shí)兩名焊工分別立于復(fù)合管的兩側(cè)，I人由6點(diǎn)鐘位置順時(shí)針焊接至12點(diǎn)鐘位置，另一人由6點(diǎn)鐘位置逆時(shí)針焊接至12點(diǎn)鐘位置；
[0015](三)碳鋼基體熱焊道焊接工序:氬弧焊焊接工藝，采用單層單道焊，兩焊工對(duì)稱施焊；
[0016](四)碳鋼基體填充及蓋面焊接工序:
[0017]填充焊接工藝選用鎢極氬弧焊填充焊接、半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊填充焊接或者機(jī)械埋弧焊填充焊接；
[0018]蓋面焊接工藝選用半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊蓋面焊接或者機(jī)械埋弧焊蓋面焊接；
[0019]其中，半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的填充及蓋面，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)AWS Dl.1選用全位置(6G位置)焊接；機(jī)械埋弧焊按照標(biāo)準(zhǔn)AWS Dl.1選用平焊位置(1G位置)完成填充或蓋面焊接；
[0020](五)耐蝕內(nèi)襯層坡口打磨及清洗:
[0021]對(duì)封底焊道根部余高打磨平整；將焊縫及其兩側(cè)至少25mm范圍內(nèi)清理干凈；耐蝕內(nèi)層堆焊前，焊絲、焊接坡口及兩側(cè)至少25mm范圍內(nèi)區(qū)域用無水乙醇進(jìn)行擦洗；對(duì)接觸焊接區(qū)域的物件用無水乙醇擦洗；
[0022](六)耐蝕內(nèi)襯層堆焊:
[0023]采用手工電弧焊工藝進(jìn)行內(nèi)襯層堆焊，至少保證兩層四道堆焊。
[0024]前述的雙金屬復(fù)合管雙面焊接的工藝方法，其特征在于，所述雙金屬復(fù)合管基體材質(zhì)為抗拉強(qiáng)度不小于450MPa的低溫碳鋼，耐蝕內(nèi)襯層材質(zhì)為鎳基625合金，基體與內(nèi)襯層之間冶金結(jié)合；碳鋼基體焊材選用AWS A5.18氬弧焊焊絲+AWS A5.17埋弧焊絲或AffS A5.18氬弧焊焊絲+AWS A5.29 二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊焊絲，內(nèi)襯層焊材為AWS A5.1lENiCrMo-3 焊材。
[0025]前述的雙金屬復(fù)合管雙面焊接的工藝方法，其特征在于，所述步驟(一)中，坡口采用雙面復(fù)合坡口，該雙面復(fù)合坡口的結(jié)構(gòu)包括連接一體的外坡口及內(nèi)坡口兩部分，該外坡口位于基體側(cè)；且外坡口是一側(cè)為下部坡口傾斜度37.5±2.5度、上部坡口傾斜度10±2.5度，另一側(cè)傾斜度為至少30±2.5度的單V復(fù)合坡口，該單V復(fù)合坡口鈍邊2至3_，坡口間隙3至5_，該外坡口一側(cè)下部坡口與上部坡口連接處為拐點(diǎn)，該拐點(diǎn)至內(nèi)坡口頂面的垂直距離至少為20mm ;該內(nèi)坡口是傾斜度為45 ± 5度的梯形坡口，該內(nèi)坡口頂面至內(nèi)襯層的距離4至少為2mm，且內(nèi)坡口頂面單側(cè)坡口長(zhǎng)度11至少為6mm ;坡口制作采用機(jī)加工或者機(jī)加工+打磨的方法；
[0026]所述對(duì)坡口內(nèi)襯層表面進(jìn)行耐蝕性處理是用飽和硫酸銅溶液對(duì)坡口內(nèi)襯層表面進(jìn)行刻蝕，以確認(rèn)完全去除碳鋼表面的鎳基殘留；
[0027]所述焊材選擇及清洗，是按照母材/焊材匹配原則一對(duì)一選擇相應(yīng)焊材，并根據(jù)焊接工況的不同選擇兩種焊接工藝對(duì)復(fù)合管碳鋼基層進(jìn)行機(jī)械埋弧焊及半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊的焊材選型；
[0028]碳鋼基體焊材選用TG-S50氬弧焊封底；選用TG-S50氬弧焊、DW-A55L SR半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊或LA-71埋弧焊填充，其中埋弧焊焊劑為880M ;選用DW-A55L SR半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊或LA-71埋弧焊蓋面，其中埋弧焊焊劑為880M ;內(nèi)襯層焊材為INCONELWE112焊條；焊材準(zhǔn)備完畢后，焊接前用無水乙醇溶液進(jìn)行擦洗；
[0029]所述對(duì)待焊接的雙金屬復(fù)合管預(yù)熱是，按照標(biāo)準(zhǔn)ASME B31.3要求，根據(jù)復(fù)合管壁厚進(jìn)行焊前預(yù)熱。
[0030]前述的雙金屬復(fù)合管雙面焊接的工藝方法，其特征在于，所述步驟(二)的碳鋼基體封底焊接工序，采用氬弧焊接工藝對(duì)復(fù)合管碳鋼進(jìn)行封底焊接時(shí)，兩名焊工分別立于復(fù)合管的兩側(cè)，I人由6點(diǎn)鐘位置順時(shí)針焊接至12點(diǎn)鐘位置，另一人由6點(diǎn)鐘位置逆時(shí)針焊接至12點(diǎn)鐘位置。
[0031]前述的雙金屬復(fù)合管雙面焊接的工藝方法，其特征在于，所述步驟(五)的耐蝕內(nèi)襯層坡口打磨及清洗，必須使用未在碳鋼或低合金鋼上使用過的氧化鋁/碳化硅砂輪片將封底焊道根部余高打磨平整；使用不銹鋼鋼刷將焊縫及其兩側(cè)至少25mm范圍內(nèi)清理干凈，以防止油漆、油脂、鐵銹、污垢和其它物質(zhì)對(duì)焊縫造成的有害影響。
[0032]前述的雙金屬復(fù)合管雙面焊接的工藝方法，其特征在于，所述步驟(二)的碳鋼基體封底焊接工序中，封底焊接參數(shù)設(shè)定為鎢極類型為含2% &02的鈰鎢極，氬氣純度99.99%，流量18?22L/Min，焊接電流110?160A，焊接電壓11?14V，焊接速度95?110mm/min，最大熱輸入 1.2KJ/mm ；
[0033]所述步驟(三)的碳鋼基體熱焊道焊接工序中，熱焊道焊接參數(shù)設(shè)定為鎢極類型為含2 % CeO2的鈰鎢極，氬氣純度99.99 %，流量18?22L/Min，焊接電流170?220A，焊接電壓11?14V，焊接速度160?190mm/min，最大熱輸入1.lKJ/mm ；
[0034]所述步驟(四)的碳鋼基體填充及蓋面焊接工序中，填充焊接參數(shù)設(shè)定:鎢極氬弧焊填充焊接參數(shù)是鎢極類型為含2% &02的鈰鎢極，氬氣純度99.99%，流量18?22L/Min，焊接電流170?230A，焊接電壓11?14V，焊接速度170?190mm/min，最大熱輸入
1.lKJ/mm ;半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊填充焊接參數(shù)是焊接電流160?210A，焊接速度160?300mm/Min，控制熱輸入量不大于1.7KJ/mm，焊接保護(hù)氣為20% C02+80% Ar混合氣，氣體流量15?25L/Min ;機(jī)械埋弧焊填充焊接參數(shù)是焊接電流240?500A，焊接速度400?600mm/Min，控制熱輸入量不大于2.2KJ/mm ;蓋面焊接參數(shù)設(shè)定:半自動(dòng)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊蓋面焊接參數(shù)為焊接電流150?180A，焊接速度160?200mm/Min，控制熱輸入量不大于1.5KJ/mm，焊接保護(hù)氣為20% C02+80% Ar混合氣，氣體流量15?25L/Min ;機(jī)械埋弧焊蓋面焊接參數(shù)為焊接電流250?470A，焊接速度420?600mm/Min，控制熱輸入量不大于
2.lKJ/mm