CN103612003A - 一种双金属复合管全自动对接焊工艺 - Google Patents

一种双金属复合管全自动对接焊工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双金属复合管全自动对接焊工艺，该工艺为：一、在两根双金属复合管的待焊接管端分别机加工出J型坡口；二、对机加工后的两根双金属复合管的坡口进行对接装配；三、将对接装配后的双金属复合管预热，然后采用全自动氩弧焊对双金属复合管进行打底焊；四、采用全自动氩弧焊对经打底焊的双金属复合管进行热道焊；五、采用全自动氩弧焊对经热道焊的双金属复合管进行填充焊；六、采用全自动氩弧焊机对经填充焊的双金属复合管进行盖面焊。本发明焊接工艺可实现双金属复合管的全自动打底、热道焊接，优化了焊接工艺，提高了焊接效率，比传统打底、热道焊接效率提高了4-5倍。

Description

一种双金属复合管全自动对接焊工艺
技术领域
本发明属于焊接技术领域，具体涉及一种双金属复合管全自动对接焊工艺。
背景技术
目前油气田开发项目中由于输送的石油、天然气内含较多腐蚀性介质，普通碳钢管无法满足防腐蚀性能要求，普通碳钢+缓蚀剂只是减缓了管道腐蚀的速率，纯不锈钢管因为造价过高无法大规模的推广。在这一背景下，双金属复合管凭借其结构特点在油气田上迅速得到推广，拥有广阔的市场前景，但由于其特殊的构造，复合管焊接工艺与碳钢管的焊接有本质的区别。目前多以手工打底焊、过度焊，半自动填充焊、盖面焊为主，这种对接焊工艺存在焊接效率低、焊工劳动强度大、长时间焊接时焊接一次合格率低等缺点，特别是深海管线，施工时间成本高、对合格率要求高，使用现有的工艺将延长工期、增加成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种双金属复合管全自动对接焊工艺。该工艺可实现双金属复合管的全自动打底、热道焊接，颠覆了以往双金属复合管采用手工氩弧焊或半自动焊接方法打底、热道的焊接工艺方法，优化了焊接工艺，提高了焊接效率，比传统打底、热道焊接效率提高了4-5倍。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种双金属复合管全自动对接焊工艺，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、在两根双金属复合管的待焊接管端分别机加工出J型坡口；所述J型坡口的钝边长度为1.4mm～1.6mm，钝边厚度为1.7mm～2.0mm，坡口角度为3°～6.5°，坡口与钝边之间圆滑过渡，过渡圆弧的半径为3mm～5mm；
步骤二、对步骤一中机加工后的两根双金属复合管的坡口进行对接装配；
步骤三、将步骤二中对接装配后的双金属复合管预热至50℃～150℃，然后采用全自动氩弧焊对双金属复合管进行打底焊；所述打底焊的平焊工艺参数为：焊接电流为155A～165A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.24m/min～0.28m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.0m/min～2.6m/min，焊接热输入量为0.32kJ/mm～0.48kJ/mm；所述打底焊的立焊工艺参数为：焊接电流为160A～170A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.18m/min～0.22m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.0m/min～2.6m/min，焊接热输入量为0.43kJ/mm～0.65kJ/mm；所述打底焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为170A～180A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.18m/min～0.22m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.3m/min～2.6m/min，焊接热输入量为0.46kJ/mm～0.69kJ/mm；
步骤四、采用全自动氩弧焊对步骤三中经打底焊的双金属复合管进行热道焊；所述热道焊的平焊工艺参数为：焊接电流为235A～245A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.22m/min～0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm～4mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s～0.25s，送丝速度为2.3m/min～2.9m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm～0.78kJ/mm；所述热道焊的立焊工艺参数为：焊接电流为235A～245A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.22m/min～0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm～4mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s～0.25s，送丝速度为2.3m/min～2.9m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm～0.78kJ/mm；所述热道焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为235A～255A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.22m/min～0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm～4mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s～0.25s，送丝速度为2.0m/min～2.6m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm～0.80kJ/mm；
步骤五、采用全自动氩弧焊对步骤四中经热道焊的双金属复合管进行填充焊；所述填充焊的平焊工艺参数为：焊接电流为270A～295A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.20m/min～0.29m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为0.8mm～2.5mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s～0.20s，送丝速度为3.2m/min～3.8m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm～1.02kJ/mm；所述填充焊的立焊工艺参数为：焊接电流为270A～295A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.20m/min～0.29m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为0.8mm～2.5mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s～0.20s，送丝速度为3.2m/min～3.8m/min，焊接热输入量为0.55kJ/mm～1.02kJ/mm；所述填充焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为275A～300A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.20m/min～0.29m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为0.8mm～2.5mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s～0.20s，送丝速度为3.2m/min～3.8m/min，焊接热输入量为0.56kJ/mm～1.03kJ/mm；
步骤六、采用全自动氩弧焊对步骤五中经填充焊的双金属复合管进行盖面焊；所述盖面焊的平焊工艺参数为：焊接电流为225A～240A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.14m/min～0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm～12mm，左右焊枪摆动时的边缘停留时间为0s～0.40s，送丝速度为2.3m/min～2.9m/min，焊接热输入量为0.74kJ/mm～1.16kJ/mm；所述盖面焊的立焊工艺参数为：焊接电流为230A～240A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.16m/min～0.20m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm～12mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0s～0.40s，送丝速度为2.3m/min～2.9m/min，焊接热输入量为0.75kJ/mm～1.18kJ/mm；所述盖面焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为235A～245A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.14m/min～0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm～12mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0s～0.40s，送丝速度为2.3m/min～2.9m/min，焊接热输入量为0.77kJ/mm～1.21kJ/mm。
上述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，步骤二中所述对接装配的间隙不大于0.5mm，对接装配后的焊道最宽处为11mm～15mm。
上述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，步骤三中所述打底焊之前向预热后的双金属复合管的管内通入质量纯度不小于99.99%的氩气使得双金属复合管管内氧气的质量浓度不大于500ppm。
上述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，步骤三中所述打底焊、步骤四中所述热道焊、步骤五中所述填充焊和步骤六中所述盖面焊的焊接方式均为热丝TIG焊。
上述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，步骤三中所述打底焊、步骤四中所述热道焊、步骤五中所述填充焊和步骤六中所述盖面焊采用的焊丝材质均为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝。
上述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，步骤三中所述打底焊、步骤四中所述热道焊、步骤五中所述填充焊和步骤六中所述盖面焊采用的设备均为全自动氩弧焊机，所述双金属复合管上沿外径一周装卡有环形轨道，全自动氩弧焊机安装于所述环形轨道上。
上述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，所述全自动氩弧焊机的数量为两个以上。
上述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，步骤三中所述打底焊的焊接层数为单层单道，步骤四中所述热道焊的焊接层数为1～2层，步骤六中所述盖面焊的焊接层数为单层单道。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用全自动焊，在合理的焊接工艺下，焊接工人只需要将焊机固定，起弧后观察熔池至熄弧就可以，整个焊接过程中不需要进行额外控制，降低了劳动强度，避免了人为因素带来的质量问题。
2、本发明焊接工艺可实现双金属复合管的全自动打底、热道焊接，颠覆了以往双金属复合管采用手工氩弧焊或半自动焊接方法打底、热道的焊接工艺方法，优化了焊接工艺，提高了焊接效率，比传统手工打底、热道焊接效率提高了4-5倍。
3、本发明在焊材上选择单一材质焊丝进行焊接，即打底、热道、填充和盖面均为同一材质同一规格焊丝完成，焊接过程中不间断送丝，防止了频繁更换焊条引起的起弧和收弧坑，提高了焊接效率和合格率。
4、本发明的焊接方式为热丝TIG焊，其较传统TIG焊而言熔敷率显著提高，达到了MIG焊的水平，但其焊缝的质量却跟TIG焊保持一致，其打底和热道焊的焊缝合格率，在效率上高于传统TIG焊，在质量上高于MIG焊。
5、本发明的焊接工艺在平焊、立焊和仰焊不同焊接位置采用不同参数，保证了焊缝的成型一致和可靠质量。
6、本发明将热丝TIG焊首次用于全自动对接焊过程中，结合窄间隙、小角度的坡口，降低了对接焊时的焊丝填充量，在保证焊接质量的同时，降低了成本，提高了焊接效率。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的坡口示意图。
图2为本发明的全自动氩弧焊机与双金属复合管的装配示意图。
图3为本发明的焊缝示意图。
附图标记说明:
1—双金属复合管；    2—环形轨道；    3—全自动氩弧焊机。
具体实施方式
实施例1
以Φ168.3mm×（14.2mm基层+2mm耐蚀层）双金属复合管为例，其中基层材料为L415QB，衬层材料为316L，双金属复合管管端的耐蚀层是以堆焊的形式与基层冶金结合的625合金，对接焊方法为：
步骤一、如图1所示，在两根双金属复合管的待焊接管端分别机加工出J型坡口；所述J型坡口的钝边长度为1.5mm，钝边厚度为1.8mm，坡口角度为6°，坡口与钝边之间圆滑过渡，过渡圆弧的半径为4.6mm；
步骤二、对步骤一中机加工后的两根双金属复合管的坡口进行对接装配，对接装配的间隙为0.3mm，对接装配后的焊道最宽处为15mm；
步骤三、将步骤二中对接装配后的双金属复合管预热至50℃，向预热后的双金属复合管的管内充填质量纯度不小于99.99%的氩气（焊接过程中持续通入氩气）使得双金属复合管管内氧气的质量浓度不大于500ppm，如图2所示，在双金属复合管1上沿外径一周装卡环形轨道2，在环形轨道2上安装全自动氩弧焊机3，按照打底焊、热道焊、填充焊和盖面焊的工艺参数设置全自动氩弧焊机3的焊接参数，依次进行步骤四至步骤七的焊接工序；
步骤四、采用全自动氩弧焊机对双金属复合管进行打底焊（图3中A），焊接层数为单层单道，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述打底焊的平焊工艺参数为：焊接电流为160A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.36kJ/mm；所述打底焊的立焊工艺参数为：焊接电流为160A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.22m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.43kJ/mm；所述打底焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为170A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.22m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.46kJ/mm；
步骤五、采用全自动氩弧焊机对步骤四中经打底焊的双金属复合管进行热道焊（图3中B），焊接层数为一层，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述热道焊的平焊工艺参数为：焊接电流为240A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.22m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s，送丝速度为2.6m/min，焊接热输入量为0.64kJ/mm；所述热道焊的立焊工艺参数为：焊接电流为240A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.22m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s，送丝速度为2.6m/min，焊接热输入量为0.64kJ/mm；所述热道焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为235A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.22m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.61kJ/mm；
步骤六、采用全自动氩弧焊机对步骤五中经热道焊的双金属复合管进行填充焊（图3中C），焊接层数为四层，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述填充焊的平焊工艺参数为：焊接电流为270A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.24m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为1mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s，送丝速度为3.5m/min，焊接热输入量为0.66kJ/mm；所述填充焊的立焊工艺参数为：焊接电流为270A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.24m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2.5mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s，送丝速度为3.5m/min，焊接热输入量为0.66kJ/mm；所述填充焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为275A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.24m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为1mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s，送丝速度为3.2m/min，焊接热输入量为0.66kJ/mm；
步骤七、采用全自动氩弧焊机对步骤六中经填充焊的双金属复合管进行盖面焊（图3中D），焊接层数为单层单道，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述盖面焊的平焊工艺参数为：焊接电流为240A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm，左右焊枪摆动时的边缘停留时间为0.40s，送丝速度为2.9m/min，焊接热输入量为0.78kJ/mm；所述盖面焊的立焊工艺参数为：焊接电流为240A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.40s，送丝速度为2.9m/min，焊接热输入量为0.78kJ/mm；所述盖面焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为240A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0s，送丝速度为2.6m/min，焊接热输入量为0.77kJ/mm。
实施例2
以Φ273mm×（14.2mm基层+2mm耐蚀层）双金属复合管为例，其中基层材料为L360QB，衬层材料为316L，双金属复合管管端的耐蚀层是以堆焊的形式与基层冶金结合的625合金，对接焊方法为：
步骤一、如图1所示，在两根双金属复合管的待焊接管端分别机加工出J型坡口；所述J型坡口的钝边长度为1.6mm，钝边厚度为1.7mm，坡口角度为6.5°，坡口与钝边之间圆滑过渡，过渡圆弧的半径为3mm；
步骤二、对步骤一中机加工后的两根双金属复合管的坡口进行对接装配，对接装配的间隙为0.14mm，对接装配后的焊道最宽处为12mm；
步骤三、将步骤二中对接装配后的双金属复合管预热至60℃，向预热后的双金属复合管的管内充填质量纯度不小于99.99%的氩气使得双金属复合管管内氧气的质量浓度不大于500ppm，如图2所示，在双金属复合管1上沿外径一周装卡环形轨道2，在环形轨道2上安装四个全自动氩弧焊机3，按照打底焊、热道焊、填充焊和盖面焊的工艺参数设置全自动氩弧焊机3的焊接参数，依次进行步骤四至步骤七的焊接工序；
步骤四、采用全自动氩弧焊机对双金属复合管进行打底焊（图3中A），焊接层数为单层单道，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述打底焊的平焊工艺参数为：焊接电流为165A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.24m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.39kJ/mm；所述打底焊的立焊工艺参数为：焊接电流为165A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.49kJ/mm；所述打底焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为175A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.20m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.51kJ/mm；
步骤五、采用全自动氩弧焊机对步骤四中经打底焊的双金属复合管进行热道焊（图3中B），焊接层数为一层，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述热道焊的平焊工艺参数为：焊接电流为240A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm；所述热道焊的立焊工艺参数为：焊接电流为240A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm；所述热道焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为250A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.24m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.55kJ/mm；
步骤六、采用全自动氩弧焊机对步骤五中经热道焊的双金属复合管进行填充焊（图3中C），焊接层数为五层，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝，填充焊完成一层后可停止向双金属复合管管内通氩气；所述填充焊的平焊工艺参数为：焊接电流为270A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.29m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为1mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.20s，送丝速度为3.8m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm；所述填充焊的立焊工艺参数为：焊接电流为280A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为1mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s，送丝速度为3.8m/min，焊接热输入量为0.55kJ/mm；所述填充焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为280A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.29m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2.5mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s，送丝速度为3.5m/min，焊接热输入量为0.56kJ/mm；
步骤七、采用全自动氩弧焊机对步骤六中经填充焊的双金属复合管进行盖面焊（图3中D），焊接层数为单层单道，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述盖面焊的平焊工艺参数为：焊接电流为225A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.14m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为10mm，左右焊枪摆动时的边缘停留时间为0s，送丝速度为2.9m/min，焊接热输入量为0.74kJ/mm；所述盖面焊的立焊工艺参数为：焊接电流为230A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.20m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.30s，送丝速度为2.9m/min，焊接热输入量为0.75kJ/mm；所述盖面焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为245A，电压为14V，氩气流量为14L/min，焊机爬行速度为0.15m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为12mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0s，送丝速度为2.9m/min，焊接热输入量为0.89kJ/mm。
实施例3
以Φ168.3mm×（12.7mm基层+3mm耐蚀层）双金属复合管为例，其中基层材料为X65，衬层材料为316L，双金属复合管管端的耐蚀层是以堆焊的形式与基层冶金结合的625合金，对接焊方法为：
步骤一、如图1所示，在两根双金属复合管的待焊接管端分别机加工出J型坡口；所述J型坡口的钝边长度为1.4mm，钝边厚度为2.0mm，坡口角度为3°，坡口与钝边之间圆滑过渡，过渡圆弧的半径为5mm；
步骤二、对步骤一中机加工后的两根双金属复合管的坡口进行对接装配，对接装配的间隙为0.5mm，对接装配后的焊道最宽处为14.2mm；
步骤三、将步骤二中对接装配后的双金属复合管预热至100℃，向预热后的双金属复合管的管内充填质量纯度不小于99.99%的氩气（焊接过程中持续通入氩气）使得双金属复合管管内氧气的质量浓度不大于500ppm，如图2所示，在双金属复合管1上沿外径一周装卡环形轨道2，在环形轨道2上安装全自动氩弧焊机3，按照打底焊、热道焊、填充焊和盖面焊的工艺参数设置全自动氩弧焊机3的焊接参数，依次进行步骤四至步骤七的焊接工序；
步骤四、采用全自动氩弧焊机对双金属复合管进行打底焊（图3中A），焊接层数为单层单道，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述打底焊的平焊工艺参数为：焊接电流为165A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.0m/min，焊接热输入量为0.32kJ/mm；所述打底焊的立焊工艺参数为：焊接电流为160A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.20m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.6m/min，焊接热输入量为0.52kJ/mm；所述打底焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为170A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.20m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.5m/min，焊接热输入量为0.50kJ/mm；
步骤五、采用全自动氩弧焊机对步骤四中经打底焊的双金属复合管进行热道焊（图3中B），焊接层数为一层，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述热道焊的平焊工艺参数为：焊接电流为235A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.25m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为3mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.20s，送丝速度为2.5m/min，焊接热输入量为0.72kJ/mm；所述热道焊的立焊工艺参数为：焊接电流为245A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.22m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为3mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.20s，送丝速度为2.6m/min，焊接热输入量为0.72kJ/mm；所述热道焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为240A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.25m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为3mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.2s，送丝速度为2.0m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm；
步骤六、采用全自动氩弧焊机对步骤五中经热道焊的双金属复合管进行填充焊（图3中C），焊接层数为四层，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述填充焊的平焊工艺参数为：焊接电流为280A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.20m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为0.8mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s，送丝速度为3.2m/min，焊接热输入量为0.66kJ/mm；所述填充焊的立焊工艺参数为：焊接电流为270A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.20m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为0.8mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s，送丝速度为3.2m/min，焊接热输入量为0.66kJ/mm；所述填充焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为290A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.20m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为0.8mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s，送丝速度为3.2m/min，焊接热输入量为0.66kJ/mm；
步骤七、采用全自动氩弧焊机对步骤六中经填充焊的双金属复合管进行盖面焊（图3中D），焊接层数为单层单道，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述盖面焊的平焊工艺参数为：焊接电流为240A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm，左右焊枪摆动时的边缘停留时间为0.30s，送丝速度为2.6m/min，焊接热输入量为0.79kJ/mm；所述盖面焊的立焊工艺参数为：焊接电流为240A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为12mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.30s，送丝速度为2.5m/min，焊接热输入量为0.79kJ/mm；所述盖面焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为245A，电压为12V，氩气流量为15L/min，焊机爬行速度为0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.3s，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为0.82kJ/mm。
实施例4
以Φ273.1mm×（14.9mm基层+3mm耐蚀层）双金属复合管为例，其中基层材料为X70，衬层材料为316L，双金属复合管管端的耐蚀层是以堆焊的形式与基层冶金结合的625合金，对接焊方法为：
步骤一、如图1所示，在两根双金属复合管的待焊接管端分别机加工出J型坡口；所述J型坡口的钝边长度为1.4mm，钝边厚度为2.0mm，坡口角度为6°，坡口与钝边之间圆滑过渡，过渡圆弧的半径为3mm；
步骤二、对步骤一中机加工后的两根双金属复合管的坡口进行对接装配，对接装配的间隙为0mm，对接装配后的焊道最宽处为11mm；
步骤三、将步骤二中对接装配后的双金属复合管预热至150℃，向预热后的双金属复合管的管内充填质量纯度不小于99.99%的氩气使得双金属复合管管内氧气的质量浓度不大于500ppm，如图2所示，在双金属复合管1上沿外径一周装卡环形轨道2，在环形轨道2上安装两个全自动氩弧焊机3，按照打底焊、热道焊、填充焊和盖面焊的工艺参数设置全自动氩弧焊机3的焊接参数，依次进行步骤四至步骤七的焊接工序；
步骤四、采用全自动氩弧焊机对双金属复合管进行打底焊（图3中A），焊接层数为单层单道，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述打底焊的平焊工艺参数为：焊接电流为155A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.28m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.6m/min，焊接热输入量为0.48kJ/mm；所述打底焊的立焊工艺参数为：焊接电流为170A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.20m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.0m/min，焊接热输入量为0.65kJ/mm；所述打底焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为180A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.6m/min，焊接热输入量为0.69kJ/mm；
步骤五、采用全自动氩弧焊机对步骤四中经打底焊的双金属复合管进行热道焊（图3中B），焊接层数为两层，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述热道焊的平焊工艺参数为：焊接电流为245A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为4mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.25s，送丝速度为2.9m/min，焊接热输入量为0.78kJ/mm；所述热道焊的立焊工艺参数为：焊接电流为235A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.24m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为4mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.25s，送丝速度为2.9m/min，焊接热输入量为0.78kJ/mm；所述热道焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为255A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为4mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.25s，送丝速度为2.6m/min，焊接热输入量为0.80kJ/mm；
步骤六、采用全自动氩弧焊机对步骤五中经热道焊的双金属复合管进行填充焊（图3中C），焊接层数为六层，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝，填充焊完成一层后可停止向双金属复合管管内通氩气；所述填充焊的平焊工艺参数为：焊接电流为295A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.25m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2.5mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s，送丝速度为3.8m/min，焊接热输入量为1.02kJ/mm；所述填充焊的立焊工艺参数为：焊接电流为295A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.29m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为1mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.20s，送丝速度为3.8m/min，焊接热输入量为1.02kJ/mm；所述填充焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为300A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.29m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为1mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.20s，送丝速度为3.8m/min，焊接热输入量为1.03kJ/mm；
步骤七、采用全自动氩弧焊机对步骤六中经填充焊的双金属复合管进行盖面焊（图3中D），焊接层数为单层单道，焊接方式为热丝TIG焊，采用的焊丝材质为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝；所述盖面焊的平焊工艺参数为：焊接电流为230A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.16m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为12mm，左右焊枪摆动时的边缘停留时间为0s，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为1.16kJ/mm；所述盖面焊的立焊工艺参数为：焊接电流为235A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.16m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为10mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0s，送丝速度为2.3m/min，焊接热输入量为1.18kJ/mm；所述盖面焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为235A，电压为13V，氩气流量为16L/min，焊机爬行速度为0.14m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为10mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.4s，送丝速度为2.9m/min，焊接热输入量为1.21kJ/mm。
对实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的双金属复合管对接焊焊缝进行检测，焊缝的无损检测和力学性能均满足相关标准要求，具体结果如下：
1、焊缝按照JB/T4730《承压设备无损检测》标准要求，目视检测合格，着色检测和射线检测均为Ⅰ级合格；
2、焊缝拉伸性能优异（见表1），满足DNV OS F101标准要求；
表1实施例1-4对接焊焊缝抗拉性能
Figure BDA0000427337500000161
3、-30°低温冲击性能优异（见表2和表3），满足DNV OS F101标准要求；
表2实施例1和实施例2对接焊焊缝低温冲击吸收功能
Figure BDA0000427337500000171
表3实施例3和实施例4对接焊焊缝低温冲击吸收功能
Figure BDA0000427337500000181
4、180°弯曲试验合格，无裂纹；
5、HV10硬度试验合格（见表4至表7），满足标准要求；
表4实施例1焊接后的双金属复合管焊接位置的10kg维氏硬度值
Figure BDA0000427337500000191
表5实施例2焊接后的双金属复合管焊接位置的10kg维氏硬度值
Figure BDA0000427337500000201
表6实施例3焊接后的双金属复合管焊接位置的10kg维氏硬度值
Figure BDA0000427337500000211
表7实施例4焊接后的双金属复合管焊接位置的10kg维氏硬度值
Figure BDA0000427337500000221
6、晶间腐蚀试验合格：
表8实施例1至实施例4晶间腐蚀试验结果
实施例 弯曲角度 晶间腐蚀结果
1 180° 未发现晶间腐蚀裂纹
2 180° 未发现晶间腐蚀裂纹
3 180° 未发现晶间腐蚀裂纹
4 180° 未发现晶间腐蚀裂纹
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双金属复合管全自动对接焊工艺，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、在两根双金属复合管的待焊接管端分别机加工出J型坡口；所述J型坡口的钝边长度为1.4mm～1.6mm，钝边厚度为1.7mm～2.0mm，坡口角度为3°～6.5°，坡口与钝边之间圆滑过渡，过渡圆弧的半径为3mm～5mm；
步骤二、对步骤一中机加工后的两根双金属复合管的坡口进行对接装配；
步骤三、将步骤二中对接装配后的双金属复合管预热至50℃～150℃，然后采用全自动氩弧焊对双金属复合管进行打底焊；所述打底焊的平焊工艺参数为：焊接电流为155A～165A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.24m/min～0.28m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.0m/min～2.6m/min，焊接热输入量为0.32kJ/mm～0.48kJ/mm；所述打底焊的立焊工艺参数为：焊接电流为160A～170A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.18m/min～0.22m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.0m/min～2.6m/min，焊接热输入量为0.43kJ/mm～0.65kJ/mm；所述打底焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为170A～180A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.18m/min～0.22m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为零，送丝速度为2.3m/min～2.6m/min，焊接热输入量为0.46kJ/mm～0.69kJ/mm；
步骤四、采用全自动氩弧焊对步骤三中经打底焊的双金属复合管进行热道焊；所述热道焊的平焊工艺参数为：焊接电流为235A～245A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.22m/min～0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm～4mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s～0.25s，送丝速度为2.3m/min～2.9m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm～0.78kJ/mm；所述热道焊的立焊工艺参数为：焊接电流为235A～245A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.22m/min～0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm～4mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s～0.25s，送丝速度为2.3m/min～2.9m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm～0.78kJ/mm；所述热道焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为235A～255A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.22m/min～0.26m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为2mm～4mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.15s～0.25s，送丝速度为2.0m/min～2.6m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm～0.80kJ/mm；
步骤五、采用全自动氩弧焊对步骤四中经热道焊的双金属复合管进行填充焊；所述填充焊的平焊工艺参数为：焊接电流为270A～295A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.20m/min～0.29m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为0.8mm～2.5mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s～0.20s，送丝速度为3.2m/min～3.8m/min，焊接热输入量为0.53kJ/mm～1.02kJ/mm；所述填充焊的立焊工艺参数为：焊接电流为270A～295A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.20m/min～0.29m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为0.8mm～2.5mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s～0.20s，送丝速度为3.2m/min～3.8m/min，焊接热输入量为0.55kJ/mm～1.02kJ/mm；所述填充焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为275A～300A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.20m/min～0.29m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为0.8mm～2.5mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0.10s～0.20s，送丝速度为3.2m/min～3.8m/min，焊接热输入量为0.56kJ/mm～1.03kJ/mm；
步骤六、采用全自动氩弧焊对步骤五中经填充焊的双金属复合管进行盖面焊；所述盖面焊的平焊工艺参数为：焊接电流为225A～240A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.14m/min～0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm～12mm，左右焊枪摆动时的边缘停留时间为0s～0.40s，送丝速度为2.3m/min～2.9m/min，焊接热输入量为0.74kJ/mm～1.16kJ/mm；所述盖面焊的立焊工艺参数为：焊接电流为230A～240A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.16m/min～0.20m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm～12mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0s～0.40s，送丝速度为2.3m/min～2.9m/min，焊接热输入量为0.75kJ/mm～1.18kJ/mm；所述盖面焊的仰焊工艺参数为：焊接电流为235A～245A，电压为12V～14V，氩气流量为14L/min～16L/min，焊机爬行速度为0.14m/min～0.18m/min，焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为8mm～12mm，焊枪摆动时的边缘停留时间为0s～0.40s，送丝速度为2.3m/min～2.9m/min，焊接热输入量为0.77kJ/mm～1.21kJ/mm。
2.根据权利要求1所述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，其特征在于，步骤二中所述对接装配的间隙不大于0.5mm，对接装配后的焊道最宽处为11mm～15mm。
3.根据权利要求1所述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，其特征在于，步骤三中所述打底焊之前向预热后的双金属复合管的管内通入质量纯度不小于99.99%的氩气使得双金属复合管管内氧气的质量浓度不大于500ppm。
4.根据权利要求1所述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，其特征在于，步骤三中所述打底焊、步骤四中所述热道焊、步骤五中所述填充焊和步骤六中所述盖面焊的焊接方式均为热丝TIG焊。
5.根据权利要求1所述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，其特征在于，步骤三中所述打底焊、步骤四中所述热道焊、步骤五中所述填充焊和步骤六中所述盖面焊采用的焊丝材质均为625镍基合金，焊接过程中不间断送丝。
6.根据权利要求1所述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，其特征在于，步骤三中所述打底焊、步骤四中所述热道焊、步骤五中所述填充焊和步骤六中所述盖面焊采用的设备均为全自动氩弧焊机，所述双金属复合管上沿外径一周装卡有环形轨道，全自动氩弧焊机安装于所述环形轨道上。
7.根据权利要求6所述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，其特征在于，所述全自动氩弧焊机的数量为两个以上。
8.根据权利要求1所述的一种双金属复合管全自动对接焊工艺，其特征在于，步骤三中所述打底焊的焊接层数为单层单道，步骤四中所述热道焊的焊接层数为1～2层，步骤六中所述盖面焊的焊接层数为单层单道。
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