CN103586566A - 双金属复合管半自动氩弧焊接方法 - Google Patents

双金属复合管半自动氩弧焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双金属复合管半自动氩弧焊接方法，先对焊接管道管口预处理，然后依次进行根焊层焊接、过渡层焊接、填充层焊接和盖面层焊接，本发明提供的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，解决了双金属复合管仅靠手工焊接施工造成的焊接速度慢、工人劳动强度大、及焊接热输入量大而影响不锈钢层耐蚀性等难题，避免了常规填充盖面焊焊接热输入较大而造成在封焊部位焊接应力集中的问题，提高了焊接的质量和焊接速度。

Description

双金属复合管半自动氩弧焊接方法
技术领域
本发明涉及金属焊接技术领域，特别涉及一种双金属复合管半自动氩弧焊接方法。
背景技术
目前国内在站内工艺、集输管道及长输管道中，对双金属复合管的焊接工艺一般采用氩弧焊根焊，手工电弧焊进行填充焊和盖面焊。国内不锈钢双金属复合管的填充盖面焊主要采用手工电弧焊的焊接方式。手工电弧焊焊接技术比较成熟，且成本较低，但其焊接速度较慢，工人劳动强度较大，焊接热输入量较大，对不锈钢层的耐蚀性产生一定的负面影响，同时还有可能造成封焊部位的焊接应力集中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够避免大能量输入焊接产生封焊焊缝应力集中的双金属复合管半自动氩弧焊接方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种双金属复合管半自动氩弧焊接方法，先对焊接管道管口预处理，然后依次进行根焊层焊接、过渡层焊接、填充层焊接和盖面层焊接。
所述焊接管道管口预处理中，封焊位置的管口不锈钢复合层比基层长1-3mm，采用手工或半自动氩弧对不锈钢复合层和基层间的缝隙封焊，使复合层与基层之间连接，防止焊接过程中两层之间可能存在杂质或水蒸气进入熔池金属，影响焊接质量。
所述根焊层焊接采用手工氩弧上向焊工艺，为了使熔敷金属较好地与母材连接，保证焊接的质量，焊接工艺参数控制为：焊接电流80-120A，焊接电压9-12V，焊接速度6-12cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度6-8mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2-3mm，冲氩保护的正面气体流量6-10L/min、背面气体流量15-25L/min。
所述过渡层焊接采用手工氩弧上向焊工艺，为了使熔敷金属较好地与母材连接，保证焊接的质量，焊接工艺参数控制为：焊接电流90-120A，焊接电压9-12V，焊接速度6-12cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度6-8mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，冲氩保护的正面气体流量6-10L/min，背面气体流量5-15L/min。
所述填充层焊接采用半自动焊上向焊工艺，为了使熔敷金属较好地与母材连接，保证焊接的质量，焊接工艺参数控制为：焊接电流170-190A，焊接电压10-12V，焊接速度7-8cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度为6-20mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2-3mm；填充层焊接采用半自动焊上向焊工艺，能够自动送丝，不需要频繁更换焊材，提高了焊接速度、降低了劳动强度，并且避免了手工氩弧焊焊接过程中造成的焊接接头的增加，可明显减少了焊接接头，减少了焊接缺陷，保证了焊接的稳定性。同时，填充层焊接采用半自动焊上向焊工艺，可减小焊接时的热输入量，避免了在封焊部位焊接应力集中的问题，增加了熔敷金属厚度，提高了焊接的质量，降低了作业成本。
所述盖面层焊接采用半自动焊上向焊工艺，为了使熔敷金属较好地与母材连接，保证焊接的质量，焊接工艺参数控制为：焊接电流170-190A，焊接电压10-12V，焊接速度4-6cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度为6-20mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2-3mm；盖面层焊接采用半自动焊上向焊工艺，能够自动送丝，不需要频繁更换焊材，提高了焊接速度、降低了劳动强度，并且避免了手工氩弧焊焊接过程中造成的焊接接头的增加，可明显减少了焊接接头，降低了环焊接头焊缝背面存在咬边、凹陷、焊缝内裂纹、夹渣等焊接缺陷，保证了焊接的稳定性。同时，盖面层焊接采用半自动焊上向焊工艺，可减小焊接时的热输入量，避免了在封焊部位焊接应力集中的问题，提高了焊接的质量，降低了作业成本。
进一步地，所述根焊层焊接和过渡层焊接选用的焊接设备为川焊DC400或奥太DC500II，所述填充层焊接和盖面层焊接选用的焊接设备为德国TIP TIG氩弧半自动焊机或米勒氩弧半自动焊机。
进一步地，所述根焊层焊接选用的焊丝为ER316L/Φ2.0mm，所述过渡层焊接选用的焊丝为ER309LMo/Φ2.5mm，所述填充层焊接选用的焊丝为ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，所述盖面层焊接选用的焊丝为ERNiCrMo-3/Φ0.9mm。
进一步地，所述焊接中的保护气体选用气体纯度≥99.99%的Ar。
进一步地，所述焊接管道的坡口为不含内衬垫的外根焊坡口，所述坡口型式为V型坡口、U型坡口或复合V型坡口，具有更广泛的使用范围。
进一步地，所述管道坡口组对后的组对间隙为2.0-3.5mm，所述管道坡口组对外错边量不大于壁厚的10%,且不大于2mm，所述管道坡口组对内错边不能超过1mm。
进一步地，所述管道坡口在焊接前应预热至5-150℃，预热宽度不小于所述管道坡口两侧各100mm，且保证预热温度均匀，层间温度应为60℃-150℃。
进一步地，所述V型坡口的具体参数为：坡口角度为44°-65°，钝边为0.5-1.5mm，间隙为2.5-3.5mm。
优选地，所述V型坡口的坡口角度为55°-65°，钝边为0.8-1.5mm，焊缝间隙为2.5-3.5mm。
本发明提供的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，具有如下特点：
1、本发明改变了目前双金属复合管以焊条电弧焊为主的手工焊填充盖面焊工艺，减少了常规焊接填充盖面的焊接线能量，可防止产生焊接应力集中，提高了填充盖面焊焊接质量，解决了制约双金属复合管半自动焊接施工作业的瓶颈，提高了工作效率，降低了作业成本。
2、本发明实现了填充盖面焊的半自动焊接，半自动焊接采用自动送丝机，不需要频繁更换焊材。避免了手工氩弧焊焊接过程中，停顿调整站位等造成的焊接接头增加，可明显减少了焊接接头，从而降低焊接缺陷产生的机率，保证焊接质量稳定可靠。
3、本发明有效解决环焊接头焊缝背面存在咬边、凹陷、焊缝内裂纹、夹渣等缺陷，降低了焊道表面清理成本，降低了工人劳动强度，实现了焊接施工安全、高效的目的。
4、本发明适用管口组对后的坡口型式可为V型坡口或U型坡口或复合V型坡口，具有更广泛的使用范围。
附图说明
图1为本发明实施例提供的双金属复合管半自动氩弧焊接方法中V型坡口的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的双金属复合管半自动氩弧焊接方法中U型坡口的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种双金属复合管半自动氩弧焊接方法，先对焊接管道管口预处理，然后依次进行根焊层焊接、过渡层焊接、填充层焊接和盖面层焊接。
其中，焊接管道管口预处理中，封焊位置的管口不锈钢复合层比基层长1-3mm，采用手工或半自动氩弧对不锈钢复合层和基层间的缝隙封焊。
根焊层焊接采用手工氩弧上向焊工艺，焊接工艺参数为：焊接电流80-120A，焊接电压9-12V，焊接速度6-12cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度6-8mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2-3mm，冲氩保护的正面气体流量6-10L/min、背面气体流量15-25L/min。
过渡层焊接采用手工氩弧上向焊工艺，焊接工艺参数为：焊接电流90-120A，焊接电压9-12V，焊接速度6-12cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度6-8mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，冲氩保护的正面气体流量6-10L/min，背面气体流量5-15L/min。
填充层焊接采用半自动焊上向焊工艺，焊接工艺参数为：焊接电流170-190A，焊接电压10-12V，焊接速度7-8cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度为6-20mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2-3mm。
盖面层焊接采用半自动焊上向焊工艺，焊接工艺参数为：焊接电流170-190A，焊接电压10-12V，焊接速度4-6cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度为6-20mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2-3mm。
其中，根焊层焊接和过渡层焊接选用的焊接设备为川焊DC400或奥太DC500II，填充层焊接和盖面层焊接选用的焊接设备为德国TIP TIG氩弧半自动焊机或米勒氩弧半自动焊机。
根焊层焊接选用的焊丝为ER316L/Φ2.0mm，过渡层焊接选用的焊丝为ER309LMo/Φ2.5mm，填充层焊接选用的焊丝为ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，盖面层焊接选用的焊丝为ERNiCrMo-3/Φ0.9mm。
其中，焊接中的保护气体选用气体纯度≥99.99%的Ar。
其中，焊接管道的坡口为不含内衬垫的外根焊坡口，坡口型式为V型坡口、U型坡口或复合V型坡口。
其中，管道坡口组对后的组对间隙为2.0-3.5mm，管道坡口组对外错边量不大于壁厚的10%,且不大于2mm，管道坡口组对内错边不能超过1mm。
其中，管道坡口在焊接前应预热至5-150℃，预热宽度不小于所述管道坡口两侧各100mm，且保证预热温度均匀，层间温度应为60℃-150℃。
其中，V型坡口的具体参数为：坡口角度为44°-65°，钝边为0.5-1.5mm，间隙为2.5-3.5mm。
其中，V型坡口的最佳具体参数为：坡口角度为25°-35°，钝边为0.8-1.5mm，焊缝间隙为2.5-3.5mm。
为了深入了解本发明，下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：
第一步：坡口加工。参见图1，钢管材质选用SFG-L415QB-BS316L钢，管径￠355.6×（11+2）mm，待焊接钢管的壁厚δ为11+2mm，坡口型式选用V型坡口，采用机械加工方法将坡口端面加工平整、均匀、光滑。加工后坡口的相关参数：坡口角度α为55°～65°，钢管复合层之间的焊缝间隙b为2.5-3.5mm，复合层钝边p为0.8～1.5mm。
第二步：管口清理。清除焊接管道管口表面的铁锈、渣垢、油脂、油漆和影响焊接质量的其它有害物质，并采用机械方法将管口内外表面坡口两侧各50mm范围内抛光至呈现金属光泽。
第三步：管口组对。采用内对口器组对管道管口。使用内对口器时，避免对口器在钢管内表面留下刻痕、磨痕和油污，钢管组对时不能敲击钢管的两端。管口组对错边量应不大于壁厚的10%,且不大于2mm，并使管口组对错边量沿管口圆周均匀分布，内错边不大于1mm。管道接头组对后的坡口角度α为60°-65°，复合层之间的焊缝间隙b为3.0-3.5mm，复合层钝边p为1.5mm。
第四步：焊接步骤。管道接头焊缝的焊接层数如图1所示。其中1为封焊层，2为根焊层，3、4为过渡焊层，5至n-1为填充焊层，n为盖面焊层。
1、焊前检查。
检查设备、指示仪表、开关、电源极性等各旋钮开关是否到位，线路是否接好，输气管接头是否上紧，焊枪连接口是否松动，导电嘴是否拧紧。调试设备，保证焊接电路正常；检查气瓶、氩气表及进气管，保证气体压力和气路畅通。
2、焊接操作。
焊接前采用感应加热、电加热或火焰加热的方法将焊接管口预热至150℃，预热宽度为坡口两侧各100mm范围内，且应保证预热温度均匀；并保持焊接层间的温度为150℃。
（1）先对焊接管道管口的基层和复合层间的缝隙进行封焊，封焊位置的复合层比基层长3mm，封焊焊接的设备使用川焊DC400或奥太DC500II，封焊的焊丝选用ER309LMo/Φ2.5，保护气体采用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，保护气体的流量为10L/min。
（2）根焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用川焊DC400，焊丝选用ER316L/Φ2.0mm，采用手工氩弧焊上向焊工艺，焊接电流120A，焊接电压12V，焊接速度12cm/min，送丝速度为100cm/min，焊丝伸出长度8mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为3mm，保护气体选用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，采取背面冲氩保护，保护气体的气体流量正面为10L/min、背面为25L/min。
（3）过渡焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用川焊DC400，焊丝选用ER309LMo/Φ2.5mm，采用手工氩弧焊上向焊工艺，焊接电流120A，焊接电压12V，焊接速度12cm/min，送丝速度为100cm/min，焊丝伸出长度8mm，保护气体选用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，采取背面冲氩保护，保护气体的气体流量正面10L/min，背面15L/min，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准。
（4）填充焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用德国TIP TIG焊机，焊丝选用ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，采用半自动焊上向焊工艺，焊接电流190A，焊接电压12V，焊接速度8cm/min，送丝速度为100cm/min，焊丝伸出长度为20mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为3mm。
（5）盖面层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用德国TIP TIG焊机，焊丝选用ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，采用半自动焊上向焊工艺，焊接电流190A，焊接电压12V，焊接速度6cm/min，送丝速度为100cm/min，焊丝伸出长度为20mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为3mm。
参见图1，焊接完成后，盖面层的焊缝宽度W为17mm，盖面层焊缝表面余高h为1.8mm，根焊层的焊缝宽度b为3.5mm，钝边p为1.5mm。按照标准GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》的要求，对焊接接头进行检验，检验的项目包括：外观检查、RT检测和力学性能试验。
检查结果表明：焊缝外观成形均匀一致，焊缝及其附近表面上未出现裂纹、未熔合、气孔、夹渣、凹陷等缺陷；盖面层焊缝宽度W比外表面坡口宽度每侧增加2.0mm，管口外错边量不大于壁厚10%，且不大于2mm，焊缝表面余高h在0mm～2mm之间，咬边深度在0.2mm～0.5mm之间；进行RT检测，符合《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》射线标准的要求；进行力学性能试验，其拉伸试验、刻槽锤断试验、弯曲试验、低温冲击试验、宏观金相、硬度试验等均符合NB/T47014-2011标准的要求。
实施例2：
第一步：坡口加工。参见图1，钢管材质选用SFG-L415QB-BS316L钢，管径￠508×（16+2）mm，待焊接钢管的壁厚δ为16+2mm，坡口型式选用V型坡口，采用机械加工方法将坡口端面加工平整、均匀、光滑。加工后的坡口的相关参数：坡口角度α为55°～60°，钢管复合层之间的焊缝间隙b为2.5-3.5mm，复合层钝边p为0.8～1.5mm。
第二步：管口清理。清除焊接管道管口表面的铁锈、渣垢、油脂、油漆和影响焊接质量的其它有害物质，并采用机械方法将管口内外表面坡口两侧各50mm范围内抛光至呈现金属光泽。
第三步：管口组对。采用内对口器组对管道管口。使用内对口器时，避免对口器在钢管内表面留下刻痕、磨痕和油污，钢管组对时不能敲击钢管的两端。管口组对错边量应不大于壁厚的10%,且不大于2mm，并使管口组对错边量沿管口圆周均匀分布，内错边不大于1mm。管道接头组对后的坡口角度α为55°，复合层之间的焊缝间隙b为2.5mm，复合层钝边p为0.8mm。
第四步：焊接步骤。管道接头焊缝的焊接层数如图1所示。其中1为封焊层，2为根焊层，3、4为过渡焊层，5至n-1为填充焊层，n为盖面焊层。
1、焊前检查。
检查设备、指示仪表、开关、电源极性等各旋钮开关是否到位，线路是否接好，输气管接头是否上紧，焊枪连接口是否松动，导电嘴是否拧紧。调试设备，保证焊接电路正常；检查气瓶、氩气表及进气管，保证气体压力和气路畅通。
2、焊接操作。
焊接前采用感应加热、电加热或火焰加热的方法将焊接管口预热至55℃，预热宽度为坡口两侧各70mm范围内，且应保证预热温度均匀；并保持焊接层间的温度为60℃。
（1）先对焊接管道管口的基层和复合层间的缝隙进行封焊，封焊位置的复合层比基层长1mm，封焊焊接的设备使用川焊DC400或奥太DC500II，封焊的焊丝选用ER309LMo/Φ2.5，保护气体采用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，保护气体的流量6L/min。
（2）根焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用川焊DC400，焊丝选用ER316L/Φ2.0mm，采用手工氩弧焊上向焊工艺，焊接电流80A，焊接电压9V，焊接速度6cm/min，送丝速度为90cm/min，焊丝伸出长度6mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2mm，保护气体选用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，采取背面冲氩保护，保护气体的气体流量正面为6L/min、背面为15L/min。
（3）过渡焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用川焊DC400，焊丝选用ER309LMo/Φ2.5mm，采用手工氩弧焊上向焊工艺，焊接电流90A，焊接电压9V，焊接速度6cm/min，送丝速度为90cm/min，焊丝伸出长度6mm，保护气体选用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，采取背面冲氩保护，保护气体的气体流量正面6L/min，背面5L/min，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准。
（4）填充焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用德国TIP TIG焊机，焊丝选用ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，采用半自动焊上向焊工艺，焊接电流170A，焊接电压10V，焊接速度7cm/min，送丝速度为90cm/min，焊丝伸出长度为6mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2mm。
（5）盖面层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用德国TIP TIG焊机，焊丝选用ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，采用半自动焊上向焊工艺，焊接电流170A，焊接电压10V，焊接速度4cm/min，送丝速度为90cm/min，焊丝伸出长度为6mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2mm。
如图1所示，焊接完成后，盖面层的焊缝宽度W为22mm，盖面层焊缝表面余高h为1.6mm，根焊层的焊缝宽度b为2.5mm，钝边p为0.8mm。按照标准GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》的要求，对焊接接头进行检验，检验的项目包括：外观检查、RT检测和力学性能试验。
检查结果表明：焊缝外观成形均匀一致，焊缝及其附近表面上未出现裂纹、未熔合、气孔、夹渣、凹陷等缺陷；盖面层焊缝宽度W比外表面坡口宽度每侧增加1.0mm，管口外错边量不大于壁厚10%，且不大于2mm，焊缝表面余高h在0mm～2mm之间，咬边深度在0.2mm～0.5mm之间；进行RT检测，符合《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》射线标准的要求；进行力学性能试验，其拉伸试验、刻槽锤断试验、弯曲试验、低温冲击试验、宏观金相、硬度试验等均符合NB/T47014-2011标准的要求。
实施例3：
第一步：坡口加工。参见图1，钢管材质选用SFG-L415QB-BS316L钢，管径￠323.9×（10+2）mm，待焊接钢管的壁厚δ为10+2mm，坡口型式选用V型坡口，采用机械加工方法将坡口端面加工平整、均匀、光滑。加工后的坡口的相关参数：坡口角度α为60°，钢管复合层之间的焊缝间隙b为3.0-3.5mm，复合层钝边p为0.8～1.5mm。
第二步：管口清理。清除焊接管道管口表面的铁锈、渣垢、油脂、油漆和影响焊接质量的其它有害物质，并采用机械方法将管口内外表面坡口两侧各50mm范围内抛光至呈现金属光泽。
第三步：管口组对。采用内对口器组对管道管口。使用内对口器时，避免对口器在钢管内表面留下刻痕、磨痕和油污，钢管组对时不能敲击钢管的两端。管口组对错边量应不大于壁厚的10%,且不大于2mm，并使管口组对错边量沿管口圆周均匀分布，内错边不大于1mm。管道接头组对后的坡口角度α为60°，复合层之间的焊缝间隙b为3.0mm，复合层钝边p为1.0mm。
第四步：焊接步骤。管道接头焊缝的焊接层数如图1所示。其中1为封焊层，2为根焊层，3、4为过渡焊层，5至n-1为填充焊层，n为盖面焊层。
1、焊前检查。
检查设备、指示仪表、开关、电源极性等各旋钮开关是否到位，线路是否接好，输气管接头是否上紧，焊枪连接口是否松动，导电嘴是否拧紧。调试设备，保证焊接电路正常；检查气瓶、氩气表及进气管，保证气体压力和气路畅通。
2、焊接操作。
焊接前采用感应加热、电加热或火焰加热的方法将焊接管口预热至100℃，预热宽度为坡口两侧各80mm范围内，且应保证预热温度均匀；并保持焊接层间的温度为100℃。
（1）先对焊接管道管口的基层和复合层间的缝隙进行封焊，封焊位置的复合层比基层长2mm，封焊焊接的设备使用川焊DC400或奥太DC500II，封焊的焊丝选用ER309LMo/Φ2.5，保护气体采用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，保护气体的流量8L/min。
（2）根焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用川焊DC400，焊丝选用ER316L/Φ2.0mm，采用手工氩弧焊上向焊工艺，焊接电流100A，焊接电压10V，焊接速度9cm/min，送丝速度为95cm/min，焊丝伸出长度6.5mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2.5mm，保护气体选用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，采取背面冲氩保护，保护气体的气体流量正面为9L/min、背面为20L/min。
（3）过渡焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用川焊DC400，焊丝选用ER309LMo/Φ2.5mm，采用手工氩弧焊上向焊工艺，焊接电流100A，焊接电压10V，焊接速度8cm/min，送丝速度为95cm/min，焊丝伸出长度7mm，保护气体选用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，采取背面冲氩保护，保护气体的气体流量正面8L/min，背面10L/min，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准。
（4）填充焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用德国TIP TIG焊机，焊丝选用ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，采用半自动焊上向焊工艺，焊接电流180A，焊接电压11V，焊接速度7.5cm/min，送丝速度为95cm/min，焊丝伸出长度为15mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2.5mm。
（5）盖面层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用德国TIP TIG焊机，焊丝选用ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，采用半自动焊上向焊工艺，焊接电流180A，焊接电压11V，焊接速度5cm/min，送丝速度为95cm/min，焊丝伸出长度为15mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2.5mm。
如图1所示，焊接完成后，盖面层的焊缝宽度W为16mm，盖面层焊缝表面余高h为1.5mm，根焊层的焊缝宽度b为3.0mm，钝边p为1.2mm。按照标准GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》的要求，对焊接接头进行检验，检验的项目包括：外观检查、RT检测和力学性能试验。
检查结果表明：焊缝外观成形均匀一致，焊缝及其附近表面上未出现裂纹、未熔合、气孔、夹渣、凹陷等缺陷；盖面层焊缝宽度W比外表面坡口宽度每侧增加1.5mm，管口外错边量不大于壁厚10%，且不大于2mm，焊缝表面余高h在0mm～2mm之间，咬边深度在0.2mm～0.5mm之间；进行RT检测，符合《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》射线标准的要求；进行力学性能试验，其拉伸试验、刻槽锤断试验、弯曲试验、低温冲击试验、宏观金相、硬度试验等均符合NB/T47014-2011标准的要求。
实施例4：
第一步：坡口加工。参见图2，钢管材质选用SFG-L415QB-BS316L钢，管径￠273×（8.8+2）mm，待焊接钢管的壁厚δ为8.8+2mm，坡口型式选用U型坡口，采用机械加工方法将坡口端面加工平整、均匀、光滑。加工后的坡口的相关参数：坡口角度α为60°～65°，钢管复合层之间的焊缝间隙b为2.0-3.0mm，复合层钝边p为0.8～1.5mm。
第二步：管口清理。清除焊接管道管口表面的铁锈、渣垢、油脂、油漆和影响焊接质量的其它有害物质，并采用机械方法将管口内外表面坡口两侧各50mm范围内抛光至呈现金属光泽。
第三步：管口组对。采用内对口器组对管道管口。使用内对口器时，避免对口器在钢管内表面留下刻痕、磨痕和油污，钢管组对时不能敲击钢管的两端。管口组对错边量应不大于壁厚的10%,且不大于2mm，并使管口组对错边量沿管口圆周均匀分布，内错边不大于1mm。管道接头组对后的坡口角度α为60°，复合层之间的焊缝间隙b为3.0mm，复合层钝边p为1.0mm。
第四步：焊接步骤。管道接头焊缝的焊接层数如图2所示。其中1为封焊层，2为根焊层，3、4为过渡焊层，5至n-1为填充焊层，n为盖面焊层。
1、焊前检查。
检查设备、指示仪表、开关、电源极性等各旋钮开关是否到位，线路是否接好，输气管接头是否上紧，焊枪连接口是否松动，导电嘴是否拧紧。调试设备，保证焊接电路正常；检查气瓶、氩气表及进气管，保证气体压力和气路畅通。
2、焊接操作。
焊接前采用感应加热、电加热或火焰加热的方法将焊接管口预热至100℃，预热宽度为坡口两侧各60mm范围内，且应保证预热温度均匀；并保持焊接层间的温度为120℃。
（1）先对焊接管道管口的基层和复合层间的缝隙进行封焊，封焊位置的复合层比基层长2.5mm，封焊焊接的设备使用川焊DC400或奥太DC500II，封焊的焊丝选用ER309LMo/Φ2.5，保护气体采用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，保护气体的流量9L/min。
（2）根焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用川焊DC400，焊丝选用ER316L/Φ2.0mm，采用手工氩弧焊上向焊工艺，焊接电流110A，焊接电压11V，焊接速度11cm/min，送丝速度为95cm/min，焊丝伸出长度7mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2.5mm，保护气体选用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，采取背面冲氩保护，保护气体的气体流量正面为9L/min、背面为20L/min。
（3）过渡焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用川焊DC400，焊丝选用ER309LMo/Φ2.5mm，采用手工氩弧焊上向焊工艺，焊接电流110A，焊接电压11V，焊接速度11cm/min，送丝速度为100cm/min，焊丝伸出长度6mm，保护气体选用气体纯度Ar≥99.99%的氩气，采取背面冲氩保护，保护气体的气体流量正面9L/min，背面12L/min，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准。
（4）填充焊层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用德国TIP TIG焊机，焊丝选用ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，采用半自动焊上向焊工艺，焊接电流185A，焊接电压11V，焊接速度8cm/min，送丝速度为95cm/min，焊丝伸出长度为15mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2mm。
（5）盖面层焊接，其焊接工艺参数如下：设备选用德国TIP TIG焊机，焊丝选用ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，采用半自动焊上向焊工艺，焊接电流180A，焊接电压11V，焊接速度5cm/min，送丝速度为100cm/min，焊丝伸出长度为15mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为3mm。
如图2所示，焊接完成后，盖面层的焊缝宽度W为14mm，盖面层焊缝表面余高h为2mm，根焊层的焊缝宽度b为3.0mm，钝边p为1.2mm。按照标准GB50236-2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》的要求，对焊接接头进行检验，检验的项目包括：外观检查、RT检测和力学性能试验。
检查结果表明：焊缝外观成形均匀一致，焊缝及其附近表面上未出现裂纹、未熔合、气孔、夹渣、凹陷等缺陷；盖面层焊缝宽度W比外表面坡口宽度每侧增加1.5mm，管口外错边量不大于壁厚10%，且不大于2mm，焊缝表面余高h在0mm～2mm之间，咬边深度在0.2mm～0.5mm之间；进行RT检测，符合《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》射线标准的要求；进行力学性能试验，其拉伸试验、刻槽锤断试验、弯曲试验、低温冲击试验、宏观金相、硬度试验等均符合NB/T47014-2011标准的要求。
本发明提供的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，可广泛应用于管径不小于DN80mm的管道流水焊接作业，其中DN200-DN700为最佳的适用管径，本发明采用手工氩弧焊和半自动氩弧焊相结合的焊接工艺，解决了双金属复合管仅靠手工焊接施工造成的焊接速度慢、工人劳动强度大、及焊接热输入量大而影响不锈钢层耐蚀性等难题，避免了常规填充盖面焊焊接热输入较大而造成在封焊部位焊接应力集中的问题，有效解决环焊接头焊缝背面存在咬边、凹陷、焊缝内裂纹、夹渣等缺陷，降低了焊道表面清理成本，增加了熔敷金属厚度，提高了焊接的质量和焊接速度。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种双金属复合管半自动氩弧焊接方法，先对焊接管道管口预处理，然后依次进行根焊层焊接、过渡层焊接、填充层焊接和盖面层焊接，其特征在于：
所述焊接管道管口预处理中，封焊位置的管口不锈钢复合层比基层长1-3mm，采用手工或半自动氩弧对不锈钢复合层和基层间的缝隙封焊；
所述根焊层焊接采用手工氩弧上向焊工艺，焊接工艺参数为：焊接电流80-120A，焊接电压9-12V，焊接速度6-12cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度6-8mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2-3mm，冲氩保护的正面气体流量6-10L/min、背面气体流量15-25L/min；
所述过渡层焊接采用手工氩弧上向焊工艺，焊接工艺参数为：焊接电流90-120A，焊接电压9-12V，焊接速度6-12cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度6-8mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，冲氩保护的正面气体流量6-10L/min，背面气体流量5-15L/min；
所述填充层焊接采用半自动焊上向焊工艺，焊接工艺参数为：焊接电流170-190A，焊接电压10-12V，焊接速度7-8cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度为6-20mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2-3mm；
所述盖面层焊接采用半自动焊上向焊工艺，焊接工艺参数为：焊接电流170-190A，焊接电压10-12V，焊接速度4-6cm/min，送丝速度为90-100cm/min，焊丝伸出长度为6-20mm，摆幅以焊缝金属熔敷到焊道边缘为准，熔敷金属厚度为2-3mm。
2.根据权利要求1所述的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，其特征在于：所述根焊层焊接和过渡层焊接选用的焊接设备为川焊DC400或奥太DC500II，所述填充层焊接和盖面层焊接选用的焊接设备为德国TIP TIG氩弧半自动焊机或米勒氩弧半自动焊机。
3.根据权利要求1所述的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，其特征在于：所述根焊层焊接选用的焊丝为ER316L/Φ2.0mm，所述过渡层焊接选用的焊丝为ER309LMo/Φ2.5mm，所述填充层焊接选用的焊丝为ERNiCrMo-3/Φ0.9mm，所述盖面层焊接选用的焊丝为ERNiCrMo-3/Φ0.9mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，其特征在于：所述焊接中的保护气体选用气体纯度≥99.99%的Ar。
5.根据权利要求1所述的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，其特征在于：所述焊接管道的坡口为不含内衬垫的外根焊坡口，所述坡口型式为V型坡口、U型坡口或复合V型坡口。
6.根据权利要求5所述的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，其特征在于：所述管道坡口组对后的组对间隙为2.0-3.5mm，所述管道坡口组对外错边量不大于壁厚的10%,且不大于2mm，所述管道坡口组对内错边不能超过1mm。
7.根据权利要求6所述的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，其特征在于：所述管道坡口在焊接前应预热至5-150℃，预热宽度不小于所述管道坡口两侧各100mm，保证焊接层间的温度应为60-150℃。
8.根据权利要求5所述的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，其特征在于：所述V型坡口的具体参数为：坡口角度为44°-65°，钝边为0.5-1.5mm，焊缝间隙为2.0-3.5mm。
9.根据权利要求8所述的双金属复合管半自动氩弧焊接方法，其特征在于：所述V型坡口的坡口角度为55°-65°，钝边为0.8-1.5mm，焊缝间隙为2.5-3.5mm。
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