CN102615392A - 机械双金属复合海管焊接坡口工艺 - Google Patents

Abstract

一种机械双金属复合海管焊接坡口工艺，坡口制备步骤如下：一，准备工序：①进行管端预处理，使机械复合海管在管端区域形成局部冶金复合海管；②基准面加工，对坡口及其内外壁两侧进行清理，以获得平齐端面直至露出金属光泽；二，坡口制备：①一次性制备单面坡口，坡口角度为：8±1°、钝边为：1.8±0.2mm、连接坡口与钝边过渡圆弧为：R＝3mm的组合坡口，坡口间组对间隙为：0mm；在坡口根部耐蚀合金材料层设置有1mm宽的平台；②检查确认被焊部位及其边缘无缺陷；三，坡口组对焊接。本发明减小了焊接坡口面积，节省了焊接材料，降低了工人劳动强度及组对施工的难度，缩短了焊接时间，降低了海上施工成本，为以后的机械双金属复合海管施工提供了技术支持。

Description

机械双金属复合海管焊接坡口工艺

技术领域

本发明涉及海管焊接工艺，尤其涉及一种机械双金属复合海管焊接坡口工艺。属于海洋工程领域。

背景技术

机械双金属复合海管是由外碳钢材料和内抗腐蚀合金钢材料按机械方式复合而成，其是结合了外碳钢的高强度和内合金钢的抗腐蚀优点的新型海洋油气输送材料，它从根本上改变了传统金属管道的单一性和局限性，适用于高温、高压环境下输送酸性介质。

机械双金属复合海管的焊接质量要求较高，通常是采用氩弧焊的方法。由于传统的机械双金属复合海管氩弧焊对接的单边坡口角度为30°，因此，其焊接时间较长，工人的劳动量较大；且需要填充的焊接材料较多，焊接效率较低。

随着海洋石油开发不断向深水领域的迈进，海洋油气管线铺设的长度也越来越长，由于海洋油气管线铺设的时间成本比较高昂，因此，传统的焊接坡口已不适合长距离海洋管线的铺设应用，无法满足高效生产发展的要求。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种机械双金属复合海管焊接坡口工艺，其单边坡口角度为8°，减小了焊接坡口面积，节省了焊接材料，降低了工人劳动强度及组对施工的难度，缩短了焊接时间，降低了海上施工成本，为以后的机械双金属复合海管施工提供了技术支持。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种机械双金属复合海管焊接坡口工艺，其特征在于：坡口制备步骤如下：

第一步，准备工序：

①管端预处理，首先，利用机械方法去除不锈钢管内层耐蚀合金层材料，然后，在该区域内堆焊合金，使机械复合海管在管端区域形成局部冶金复合海管；

②基准面加工，对坡口及其内外壁两侧进行清理，然后，在管端端面与内表面进行机加工，以获得平齐端面直至露出金属光泽；

第二步，坡口制备：

①一次性制备单面坡口，坡口角度为：8±1°、钝边为：1.8±0.2mm、连接坡口与钝边过渡圆弧为：R＝3mm的组合坡口，坡口间组对间隙为：0mm；在坡口根部耐蚀合金材料层设置有用于减小焊工摆焊宽度的1mm宽的平台；

②检查确认被焊部位及其边缘无缺陷；

第三步，坡口组对焊接。

所述第一步中去除不锈钢管内层的参数为：长40～60mm、厚3mm，然后，该区域堆焊合金的具体参数为：长：40～60mm，厚3～4mm的因科耐尔625镍基合金。

所述第一步中坡口及其内外壁两侧清理的具体内容是：去除内表面堆焊余高，使堆焊因科耐尔625镍基合金区域内径与内衬区域的内径相同。

所述第二步中，检查确认被焊部位及其边缘无缺陷的范围是：20mm。

所述第二步中，坡口显著区分了根部耐蚀合金材料层，中部包含耐蚀合金材料与碳钢材料的过渡层，上部碳钢材料层。

所述第三步中，坡口组对焊接的具体步骤：

①使用带氩气保护工程内对口器进行坡口装配，坡口错边量小于1.6mm，背部氩气保护，氩气纯度为：99.99％；

②利用半自动氩弧焊接，选定焊接材料为：因科耐尔625焊丝，直径为：φ0.9mm，采用单面焊双面成型进行根部耐蚀合金材料层、过渡层、外部碳钢层多道多层焊接，同时，可以按不同区域分别选择焊材或均使用因科耐尔625焊丝焊接。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其单边坡口角度为8°，减小了焊接坡口面积，节省了焊接材料，降低了工人劳动强度及组对施工的难度，缩短了焊接时间，降低了海上施工成本，为以后的机械双金属复合海管施工提供了技术支持。

具体实施方式

本发明包括：海管管材端部处理、坡口角度、钝边尺寸设计、坡口间隙、坡口制备，适合直径小于609mm机械双金属复合海管，具有单面焊双面成型要求的焊接坡口；

本实施例：采用API 5LD标准生产的X65基管及内衬为316L不锈钢管的机械双金属复合海管，规格Φ219×(12.7+3)mm进行焊接。坡口主要制备步骤如下：

第一步，准备工序：

①管端预处理，首先，利用机械方法去除不锈钢管内层耐蚀合金(CRA)材料，然后，在该区域内堆焊合金，使机械复合海管在管端区域形成局部冶金复合海管；去除不锈钢管内层的具体参数为：长40～60mm、厚3mm；该区域堆焊合金的具体参数为：长：40～60mm，厚3～4mm的因科耐尔(INCONEL)625镍基合金。使机械复合海管在管端区域形成局部冶金复合海管，解决了机械复合管焊接时剥离的难题，便于后续坡口加工与焊后无损检测；

②基准面加工，对坡口及其内外壁两侧进行清理，去除内表面堆焊余高，使堆焊因科耐尔(INCONEL)625镍基合金区域内径与内衬为316L不锈钢管的区域内径相同；然后，在管端端面进行机加工，以获得平齐端面直至露出金属光泽。

第二步，坡口制备：

用专用坡口自动加工设备或机加工方式一次性制备单面坡口，检查确认被焊部位及其边缘的20mm范围内无缺陷，坡口角度为：8±1°、钝边为：1.8±0.2mm、连接坡口与钝边过渡圆弧为：R＝3mm的组合坡口，坡口间组对间隙为：0mm。允许背部使用无衬垫内对口器，且对口器具有惰性气体保护功能，使坡口根部焊接时可以形成单面焊双面成型，并使根部耐蚀合金(CRA)材料焊接避免被空气氧化造成性能降低。在坡口根部耐蚀合金材料层设置有1mm宽的平台，以减小焊工摆焊宽度，简化了焊工焊接根部焊缝的操作难度，实现了较好的单面焊双面成型。

坡口显著区分了根部耐蚀合金材料层，中部包含耐蚀合金(CRA)材料与碳钢材料的过渡层，上部碳钢材料层，可以促使由于根部耐蚀合金层焊接不混入碳钢成分，而造成合金元素的稀释与烧损，并且，过渡层焊缝可以合理匹配碳钢层与合金材料的比例，减小热输入与残余应力，避免发生裂纹的危险。同时，可以分区域采用不同焊材或者采用同种耐蚀合金(CRA)材料匹配焊材，降低了焊工的操作难度。焊缝采用多层多道焊接，根部适合不摆动焊，填充、盖面适合摆动焊。

第三步，坡口组对焊接：

①允许使用带氩气保护工程内对口器进行坡口装配，坡口错边量小于1.6mm，背部氩气保护，氩气纯度为：99.99％；

②利用半自动氩弧焊接工艺，选定焊接材料为：因科耐尔(INCONEL)625焊丝，直径为：φ0.9mm，采用单面焊双面成型进行根部耐蚀合金层、过渡层、外部碳钢层多道多层焊接，同时，可以按不同区域分别选择焊材或均使用因科耐尔(INCONEL)625焊丝焊接。

本发明的优点：

1、解决了焊接机械双金属复合海管的技术难题，避免了内外层材料剥离，保障了焊接质量，方便了后续坡口加工与无损检测；

2、减小了坡口角度，降低了能耗，节省了成本，通过采用无间隙单面焊双面成型，降低了组对难度，简化了焊工焊接根部焊缝的操作难度，提高了焊接效率，降低了工人劳动强度，易于进行焊接时双面氩气保护；

3、通过设置衬层、过渡层、基层组合坡口的不同区域，在根部耐蚀合金材料层设置1mm宽的平台，显著区分了根部耐蚀合金(CRA)材料层，中部包含耐蚀合金(CRA)材料与碳钢材料的过渡层，上部碳钢材料层，可以促使由于根部耐蚀合金(CRA)层焊接不混入碳钢成分，而造成的合金元素的稀释与烧损，并且，过渡层焊缝可以合理匹配碳钢层与合金材料的比例。提高了焊缝力学性能及衬层耐腐蚀性能，减小了热输入与残余应力，避免发生裂纹的危险，有效地提高了焊接质量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种机械双金属复合海管焊接坡口工艺，其特征在于：坡口制备步骤如下：

第一步，准备工序：

①管端预处理，首先，利用机械方法去除不锈钢管内层耐蚀合金层材料，然后，在该区域内堆焊合金，使机械复合海管在管端区域形成局部冶金复合海管；

②基准面加工，对坡口及其内外壁两侧进行清理，然后，在管端端面与内表面进行机加工，以获得平齐端面直至露出金属光泽；

第二步，坡口制备：

①一次性制备单面坡口，坡口角度为：8±1°、钝边为：1.8±0.2mm、连接坡口与钝边过渡圆弧为：R＝3mm的组合坡口，坡口间组对间隙为：0mm；在坡口根部耐蚀合金材料层设置有用于减小焊工摆焊宽度的1mm宽的平台；

②检查确认被焊部位及其边缘无缺陷；

第三步，坡口组对焊接。

2.根据权利要求1所述的机械双金属复合海管焊接坡口工艺，其特征在于：所述第一步中去除不锈钢管内层的参数为：长40～60mm、厚3mm，然后，该区域堆焊合金的具体参数为：长：40～60mm，厚3～4mm的因科耐尔625镍基合金。

3.根据权利要求1所述的机械双金属复合海管焊接坡口工艺，其特征在于：所述第一步中坡口及其内外壁两侧清理的具体内容是：去除内表面堆焊余高，使堆焊因科耐尔625镍基合金区域内径与内衬区域的内径相同。

4.根据权利要求1所述的机械双金属复合海管焊接坡口工艺，其特征在于：所述第二步中，检查确认被焊部位及其边缘无缺陷的范围是：20mm。

5.根据权利要求1所述的机械双金属复合海管焊接坡口工艺，其特征在于：所述第二步中，坡口显著区分了根部耐蚀合金材料层，中部包含耐蚀合金材料与碳钢材料的过渡层，上部碳钢材料层。

6.根据权利要求1所述的机械双金属复合海管焊接坡口工艺，其特征在于：所述第三步中，坡口组对焊接的具体步骤：

①使用带氩气保护工程内对口器进行坡口装配，坡口错边量小于1.6mm，背部氩气保护，氩气纯度为：99.99％；

②利用半自动氩弧焊接，选定焊接材料为：因科耐尔625焊丝，直径为：φ0.9mm，采用单面焊双面成型进行根部耐蚀合金材料层、过渡层、外部碳钢层多道多层焊接，同时，可以按不同区域分别选择焊材或均使用因科耐尔625焊丝焊接。