CN105195866A - 一种双金属复合管的管端全自动根焊方法 - Google Patents

一种双金属复合管的管端全自动根焊方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双金属复合管的管端全自动根焊方法,所根焊的双金属复合管由耐蚀合金衬管和套装在耐蚀合金内衬管外侧的碳钢制基管组成,具体根焊方法:首先将耐蚀合金衬管截掉25~150mm的长度,然后将裸露在外的耐蚀合金衬管的外侧由外至内加工成一向内倾斜的斜面;在高纯氩气保护下,采用钨极氩弧焊机在斜面上由内至外自动根焊并形成单层镍基合金根焊层。本发明双金属复合管的管端全自动根焊方法,焊接工艺可实现复合管的全自动根焊,焊接过程采用单道成型,避免了手工氩弧焊两道焊接成型所造成的效率降低,提高了焊接效率。

Description

一种双金属复合管的管端全自动根焊方法
技术领域
本发明属于双金属复合管管端处理技术领域,具体涉及一种双金属复合管的管端全自动根焊方法。
背景技术
现有复合管管端处理技术,多数在基管的管端先车掉一段衬管,再在衬管坡口与碳钢层内侧交界处实施两次手工根焊,然后再根焊后的焊道后继续堆焊。实际应用过程中,上述工艺所存在的缺点在于:
1、手工焊接工艺不易控制,衬管为薄壁合金管时,很容易被电弧烧穿。
2、根焊质量不高,在根焊部位容易产生缺陷,且外观表面不规则。
3、手工根焊需要进行两层熔覆,效率低。
4、手工根焊采用的焊丝是ER309LMo,根焊后焊接热影响区硬度超过345HV10,易导致开裂。
5、根焊部位探伤一次通过率为80%。
发明内容
本发明的目的是提供一种双金属复合管的管端全自动根焊方法,其根焊工艺步骤简单、根焊工艺过程易控、所用焊接材料少且焊接合格率高。
本发明所采用的技术方案是,一种双金属复合管的管端全自动根焊方法,所根焊的双金属复合管由耐蚀合金衬管和套装在耐蚀合金内衬管外侧的碳钢制基管组成,具体根焊方法包括以下步骤:
步骤1,首先将耐蚀合金衬管截掉25~150mm的长度,然后将裸露在外的耐蚀合金衬管的外侧由外至内加工成一向内倾斜的斜面;
步骤2,在99.999%的高纯氩气保护下,采用钨极氩弧焊机在斜面上由内至外自动根焊并形成单层镍基合金根焊层。
本发明的特点还在于,
步骤1中斜面的倾斜角度为10~90°。
步骤2中钨极氩弧焊焊机为全自动热丝TIG焊接设备。
步骤2中根焊所用的焊材均为镍基合金焊丝ERNiCrMo-3;镍基合金焊丝ERNiCrMo-3按重量百分比由以下组分组成:0.025%C,0.01%Mn,0.009%P,0.001%S,0.09%Si,22.62%Cr,63.7%Ni、9.40%Mo,0.18%Fe,其他为杂质,以上各组分的重量百分比之和为100%。
步骤2中焊接电流为125~185A,焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为1.5~3mm,焊枪垂直焊道方向的摆动速度是5~15mm/s,焊枪垂直焊道方向摆动的左右停留时间是1~3ms,送丝机自动送丝速度为1000~1400mm/min。
步骤2中焊接过程中将镍基合金根焊层的预热温度控制在80~100℃,焊接速度250~300mm/min,高纯氩气流量为18±2L/min。
步骤2中镍基合金根焊层的内壁高度不低于耐蚀合金衬管的内表面高度。
步骤2中焊接过程中钨极氩弧焊机上的钨电极与耐蚀合金衬管垂直的方向的状态下,将钨电极的顶端部配置于与耐蚀合金衬管平行的方向上,且从耐蚀合金衬管的坡口上端部向耐蚀合金衬管侧离开1mm~2.0mm的位置,并且钨电极的顶端部与耐蚀合金衬管的坡口斜面中心处的垂直距离为1.5mm~2.5mm的位置。
本发明的有益效果是,
1、本发明双金属复合管的管端全自动根焊方法,采用全自动焊,工艺简单化,操作简便,起弧后观察熔池至熄弧即可,降低了劳动强度,能够降低根焊难度,方便施工,且焊接成本低,因而提高了三分之二的劳动生产效率。
2、本发明双金属复合管的管端全自动根焊方法,焊接工艺可实现复合管的全自动根焊,焊接过程采用单道成型,避免了手工氩弧焊两道焊接成型所造成的效率降低,提高了焊接效率。
3、本发明选择单一材质焊丝进行焊接,焊接过程中连续等速送丝,防止了手工焊接过程中更换焊丝所引起的起弧和收弧坑,焊接合格率高,根焊探伤一次通过率达到95%以上。
4、双金属复合管管端的内衬管与基管间呈冶金结合,因而大大降低后续焊接工艺的难度。
5、根焊过程中,被焊接的双金属复合管管内用惰性气体进行保护,实现了对双金属复合管管内的保护,避免了耐蚀合金焊缝的氧化,有利于耐腐蚀性能的保持。
6、根焊采用ERNiCrMo-3镍基合金焊丝,根焊后焊接热影响区硬度在250HV10以内,远低于采用ER309LMo焊丝根焊后的热影响区硬度。
附图说明
图1为本发明根焊之前对待根焊双金属复合管端部进行处理后的结构示意图;
图2为本发明根焊之后双金属复合管端部的结构示意图。
图中,1.耐蚀合金衬管,2.碳钢制基管,3.镍基合金根焊层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种双金属复合管的管端全自动根焊方法,如图1所示,所根焊的双金属复合管由耐蚀合金衬管1和套装在耐蚀合金内衬管1外侧的碳钢制基管2组成,具体根焊方法包括以下步骤:
步骤1,首先将耐蚀合金衬管1截掉25~150mm的长度,然后将裸露在外的耐蚀合金衬管1的外侧由外至内加工成一向内倾斜的斜面;斜面的倾斜角度为10~90°;
步骤2,在99.999%的高纯氩气保护下,采用钨极氩弧焊机(全自动热丝TIG焊接设备)在斜面上由内至外自动根焊并形成单层镍基合金根焊层3,即可;焊后如图2所示。
根焊采用的是全自动钨极氩弧焊根焊方法;根焊所用的焊材均为镍基合金焊丝ERNiCrMo-3;镍基合金焊丝ERNiCrMo-3按重量百分比由以下组分组成:0.025%C,0.01%Mn,0.009%P,0.001%S,0.09%Si,22.62%Cr,63.7%Ni、9.40%Mo,0.18%Fe,其他为杂质,上述各组分的重量百分比之和为100%;焊接电流为125~185A,焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为1.5~3mm,焊枪垂直焊道方向的摆动速度是5~15mm/s,焊枪垂直焊道方向摆动的左右停留时间是1~3ms,送丝机自动送丝速度为1000~1400mm/min;焊接过程中将镍基合金根焊层3的预热温度控制在80~100℃,焊接速度250~300mm/min,高纯氩气流量为18±2L/min;镍基合金根焊层3的内壁高度不低于耐蚀合金衬管1的内表面高度;焊接过程中钨极氩弧焊机的钨电极与耐蚀合金衬管1垂直的方向的状态下,将钨电极的顶端部配置于与耐蚀合金衬管1平行的方向上,且从耐蚀合金衬管1的坡口上端部向耐蚀合金衬管1侧离开1mm~2.0mm的位置;并且钨电极的顶端部与耐蚀合金衬管1的坡口斜面中心处的垂直距离为1.5mm~2.5mm的位置。
实施例1
所根焊的双金属复合管为由825镍基合金制成的镍基合金内衬管1和由L415QS碳钢制成的碳钢制基管2组成的复合管,且其规格为中217.8x(8+2.5)mm。
步骤1,首先将耐蚀合金衬管1截掉25mm的长度,然后将裸露在外的耐蚀合金衬管1的外侧由外至内加工成一向内倾斜的斜面;斜面的倾斜角度为60°;
步骤2,在氩气保护下,采用全自动热丝TIG焊机在斜面上由内至外根焊并形成单层镍基合金根焊层3,镍基合金根焊层3的内壁高度不低于耐蚀合金内衬管1的内表面高度。所用的焊材为镍基合金焊丝ERNiCrMo-3/Φ1.2;耐蚀合金焊丝ERNiCrMo-3,按重量百分比由以下组分组成:0.025%C,0.01%Mn,0.009%P,0.001%S,0.09%Si,22.62%Cr,63.7%Ni、9.40%Mo,0.18%Fe,其他为杂质,上述组分的重量百分比之和为100%。焊接电流为185A,送丝机自动送丝速度为1100mm/min焊接过程中将镍基合金根焊层3的预热温度控制在80℃,焊接速度为270mm/min,且氩气的流量为20L/min。
实施例2
所根焊的双金属复合管为由316L不锈钢制成的不锈钢内衬管1和由L360QS碳钢制成的碳钢制基管2组成的复合管,且其规格为中219.1x(10+2)mm。
步骤1,首先将不锈钢内衬管1截掉60mm的长度,然后将裸露在外的不锈钢内衬管1的外侧由外至内加工成一向内倾斜的斜面;斜面的倾斜角度为75°;
步骤2,在氩气保护下,采用全自动热丝TIG焊机在斜面上由内至外根焊并形成单层镍基合金根焊层3,镍基合金根焊层3的内壁高度不低于不锈钢内衬管1的内表面高度。所用的焊材为镍基合金焊丝ERNiCrMo-3/Φ0.9;耐蚀合金焊丝ERNiCrMo-3,按重量百分比由以下组分组成:0.025%C,0.01%Mn,0.009%P,0.001%S,0.09%Si,22.62%Cr,63.7%Ni、9.40%Mo,0.18%Fe,其他为杂质,上述组分的重量百分比之和为100%。焊接电流为160A,送丝机自动送丝速度为1200mm/min焊接过程中将镍基合金根焊层3的预热温度控制在90℃,焊接速度为285mm/min,且氩气的流量为16L/min。
实施例3
所根焊的双金属复合管为由316L不锈钢制成的不锈钢内衬管1和由L245N碳钢制成的碳钢制基管2组成的复合管,且其规格为中219.1x(11.1+3)mm。
步骤1,首先将耐蚀合金衬管1截掉90mm的长度,然后将裸露在外的耐蚀合金衬管1的外侧由外至内加工成一向内倾斜的斜面;斜面的倾斜角度为45°;
步骤2,在氩气保护下,采用全自动热丝TIG焊机在斜面上由内至外根焊并形成单层镍基合金根焊层3,镍基合金根焊层3的内壁高度不低于不锈钢内衬管1的内表面高度。所用的焊材为镍基合金焊丝ERNiCrMo-3/Φ0.9;耐蚀合金焊丝ERNiCrMo-3,按重量百分比由以下组分组成:0.025%C,0.01%Mn,0.009%P,0.001%S,0.09%Si,22.62%Cr,63.7%Ni、9.40%Mo,0.18%Fe,其他为杂质,上述组分的重量百分比之和为100%。焊接电流为170A,送丝机自动送丝速度为1300mm/min焊接过程中将镍基合金根焊层3的预热温度控制在100℃,焊接速度为300mm/min,且氩气的流量为18L/min。
实施例4
所根焊的双金属复合管为由825镍基合金制成的镍基合金内衬管1和由L415QS碳钢制成的碳钢制基管2组成的复合管,且其规格为中217.8x(8+2.5)mm。
步骤1,首先将耐蚀合金衬管1截掉150mm的长度,然后将裸露在外的耐蚀合金衬管1的外侧由外至内加工成一向内倾斜的斜面;斜面的倾斜角度为10°;
步骤2,在氩气保护下,采用全自动热丝TIG焊机在斜面上由内至外根焊并形成单层镍基合金根焊层3,镍基合金根焊层3的内壁高度不低于耐蚀合金内衬管1的内表面高度。所用的焊材为镍基合金焊丝ERNiCrMo-3/Φ1.2;耐蚀合金焊丝ERNiCrMo-3,按重量百分比由以下组分组成:0.025%C,0.01%Mn,0.009%P,0.001%S,0.09%Si,22.62%Cr,63.7%Ni、9.40%Mo,0.18%Fe,其他为杂质,镍基合金根焊层3。焊接电流为140A,送丝机自动送丝速度为1400mm/min焊接过程中将镍基合金根焊层3的预热温度控制在80℃,焊接速度为250mm/min,且氩气的流量为16L/min。
实施例5
所根焊的双金属复合管为由316L不锈钢制成的不锈钢内衬管1和由L360QS碳钢制成的碳钢制基管2组成的复合管,且其规格为中219.1x(10+2)mm。
步骤1,首先将不锈钢内衬管1截掉120mm的长度,然后将裸露在外的不锈钢内衬管1的外侧由外至内加工成一向内倾斜的斜面;斜面的倾斜角度为90°;
步骤2,在氩气保护下,采用全自动热丝TIG焊机在斜面上由内至外根焊并形成单层镍基合金根焊层3,镍基合金根焊层3的内壁高度不低于不锈钢内衬管1的内表面高度。所用的焊材为镍基合金焊丝ERNiCrMo-3/Φ0.9;耐蚀合金焊丝ERNiCrMo-3,按重量百分比由以下组分组成:0.025%C,0.01%Mn,0.009%P,0.001%S,0.09%Si,22.62%Cr,63.7%Ni、9.40%Mo,0.18%Fe,其他为杂质,上述组分的重量百分比之和为100%。焊接电流为125A,送丝机自动送丝速度为1000mm/min焊接过程中将镍基合金根焊层3的预热温度控制在100℃,焊接速度为260mm/min,且氩气的流量为18L/min。
本发明可广泛应用于管径不小于219mm的管道焊接作业,其有益效果如下:采用本发明方法及所属焊接工艺参数对上述管口进行焊接,焊接后对根焊接头进行外观检查、射线检测以及根焊热影响区硬度试验。
对实施例1~3的焊缝进行检测,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;
焊缝按照JB/T4730.2《承压设备无损检测》标准要求射线检测为I级合格。
维氏硬度试验合格(见表1至表3),均小于标准值,满足标准要求:
表1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
表2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
表3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[0057]

Claims (8)

1.一种双金属复合管的管端全自动根焊方法,其特征在于,所根焊的双金属复合管由耐蚀合金衬管(1)和套装在耐蚀合金内衬管(1)外侧的碳钢制基管(2)组成,具体根焊方法包括以下步骤:
步骤1,首先将耐蚀合金衬管(1)截掉25~150mm的长度,然后将裸露在外的耐蚀合金衬管(1)的外侧由外至内加工成一向内倾斜的斜面;
步骤2,在99.999%的高纯氩气保护下,采用钨极氩弧焊机在斜面上由内至外自动根焊并形成单层镍基合金根焊层(3)。
2.根据权利要求1所述的双金属复合管的管端全自动根焊方法,其特征在于,步骤1中斜面的倾斜角度为10~90°。
3.根据权利要求1所述的双金属复合管的管端全自动根焊方法,其特征在于,步骤2中钨极氩弧焊机为全自动热丝TIG焊接设备。
4.根据权利要求1或3所述的双金属复合管的管端全自动根焊方法,其特征在于,步骤2中根焊所用的焊材均为镍基合金焊丝ERNiCrMo-3;镍基合金焊丝ERNiCrMo-3按重量百分比由以下组分组成:0.025%C,0.01%Mn,0.009%P,0.001%S,0.09%Si,22.62%Cr,63.7%Ni,9.40%Mo,0.18%Fe,其他为杂质,以上各组分的重量百分比之和为100%。
5.根据权利要求1所述的双金属复合管的管端全自动根焊方法,其特征在于,步骤2中焊接电流为125~185A,焊枪垂直焊道方向摆动的摆幅为1.5~3mm,焊枪垂直焊道方向的摆动速度是5~15mm/s,焊枪垂直焊道方向摆动的左右停留时间是1~3ms,送丝机自动送丝速度为1000~1400mm/min。
6.根据权利要求1或5所述的双金属复合管的管端全自动根焊方法,其特征在于,步骤2中焊接过程中将镍基合金根焊层(3)的预热温度控制在80~100℃,焊接速度250~300mm/min,高纯氩气流量为18±2L/min。
7.根据权利要求1所述的双金属复合管的管端全自动根焊方法,其特征在于,步骤2中镍基合金根焊层(3)的内壁高度不低于耐蚀合金衬管(1)的内表面高度。
8.根据权利要求1或7所述的双金属复合管的管端全自动根焊方法,其特征在于,步骤2中焊接过程中钨极氩弧焊机上的钨电极与耐蚀合金衬管(1)垂直的方向的状态下,将钨电极的顶端部配置于与耐蚀合金衬管(1)平行的方向上,且从耐蚀合金衬管(1)的坡口上端部向耐蚀合金衬管(1)侧离开1mm~2.0mm的位置,并且钨电极的顶端部与耐蚀合金衬管(1)的坡口斜面中心处的垂直距离为1.5mm~2.5mm的位置。
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