CN106975819B - 一种镍基双金属复合管全位置自动焊接方法 - Google Patents

一种镍基双金属复合管全位置自动焊接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种镍基双金属复合管全位置自动焊接方法，该方法为：一、将两根复合管的管端加工成平台状的坡口；二、用管道内对口器将两根复合管进行对接；三、采用TIG焊或热丝TIG焊先后进行覆层打底焊和过渡层焊接；四、采用TIG或MIG焊进行基层焊接。覆层、过渡层和基层焊接采用相同的镍基合金焊材，并且镍基合金焊材的Ni含量高于覆层或者与覆层相当。本发明加工的平台状坡口，避免了覆层镍基金属与基层金属相互稀释，保证镍基复合管环焊缝的腐蚀性能；各层焊接采用相同的镍基合金焊材保证了覆层金属耐蚀性和基层的强韧性要求，避免镍基合金基层环焊出现热裂纹的缺陷。

Description

一种镍基双金属复合管全位置自动焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种双金属复合管全位置焊接方法，尤其是涉及一种镍基双金属复合管的全位置自动焊接方法。
背景技术：
含高H2S、高CO2、高Cl-、高矿化度的石油天然气集输管线对管道耐腐蚀性能提出更高、更为苛刻的耐腐蚀要求，采用耐腐蚀双金属复合管是最佳的解决方式。一方面双金属复合管拥有碳钢管良好的力学性能和耐蚀合金的抗腐蚀性能，充分发挥不同材料的特性；另一方面极大地节约稀贵金属材料，降低管线的成本。
近年来，随着高腐蚀性油气田的开采，镍基复合管越来越多应用于集输管线。比如普光气田镍基825复合管项目，川渝地区高腐蚀性油气田项目、土库曼斯坦复兴气田二期825复合管项目、中石化元坝气田地面集输工程镍基合金825复合管项目、里海海底管道项目(镍基625复合管)等已经开展或准备开展的镍基复合管项目。
镍基复合管的全位置环焊是影响镍基复合管产品推广的主要因素之一。高镍基合金焊接中的马拉贡尼效应(熔池粘稠，流动性差，熔滴表面张力大不容易摊开，易产生未熔、气孔、热裂纹等缺陷)，镍基合金与管线钢元素的相互过渡是镍基复合管焊接面临的最大难点。
2009年2月11日公开的公开号为CN 101362249 A的中国发明专利，专利名称为一种双相不锈钢双金属复合管的环焊焊接方法，该方法包括坡口处理、封口焊、打底焊和基管焊四个步骤，封口焊和打底焊采用TIG焊，并且封口焊、打底焊和基管焊均采用双相不锈钢焊条。该方法虽然采用相同的焊条保证了焊缝优良的耐蚀性能，但是该方法加工的坡口为V形，并且坡口角度为45～55°，这样的坡口角度不仅使焊材的填充量增多，而且该发明不能有效阻止基层对覆层基层的稀释，难以保证焊接接头的腐蚀性能。
2010年1月27日公开的公开号为CN 101633074 A的中国发明专利，专利名称为一种内覆薄壁不锈钢复合管的环焊缝焊接方法，该方法通过内覆层焊缝、过渡层焊缝和基层焊缝逐步焊接而成，内覆层焊缝和过渡层焊缝采用TIG焊，基层采用焊条电弧焊或CO2气体保护焊，各层采用的焊丝不相同。采用这种焊接方法的坡口型式，虽然考虑到基层金属与覆层金属相互稀释的问题，但是该方法加工的坡口覆层伸出量大为1.5～3.5mm，未考虑焊接实际中的错变量，焊接过程产生的热裂纹缺陷，且该方法只适用于不锈钢复合管的环焊，不适合镍基合金双金属复合的全位置环焊。
2014年3月5日公开的公开号为CN 103612003 A的中国发明专利，专利名称为一种双金属复合管全自动对接焊工艺，该工艺是先加工出J型坡口，在将坡口进行对接，并对对接后的复合管预热；最后采用全自动氩弧焊先后进行打底焊、热道焊、填充焊和盖面焊。该方法的对接管间隙不大于0.5mm，坡口角度为3～6.5°，这种小的间隙以及坡口角度降低了焊材的填充量，但是J型坡口加工成本较高；整个环焊过程均采用TIG焊接，焊接效率比MIG低；而且该焊接方法成本太高，不锈钢复合管环焊采用不锈钢焊丝完全可以，采用625焊丝可能使不锈钢复合管成本翻倍。
发明内容：
本发明的目的是为了克服上述缺点，提供了一种镍基双金属复合管全位置自动焊接方法，该方法不仅阻止了覆层金属与基层金属元素的相互过渡，保持了镍基合金的耐蚀性能，而且避免了焊接过程中产生热裂纹的缺陷，具有低成本，高效率等诸多优点。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种镍基双金属复合管全位置自动焊接方法，其步骤为：
步骤一：坡口设计
将管端进行胀圆或管端扩径处理的镍基复合管加工成平台状坡口，基层坡口单边坡口角度为10～20°，覆层单边平台的宽度为1.5～2.5mm，且覆层坡口的钝边比覆层薄0.5～1mm；
步骤二：焊前准备
将第一根镍基复合管与第二根镍基复合管用管道内对口器进行对接，保证对接管的错变量小于0.5mm，间隙为1～2mm，若错变量不能保证，管端还需做扩径处理，并用丙酮对坡口进行清理，尤其是覆层坡口；
步骤三：覆层打底焊
采用TIG焊或热丝TIG焊对镍基覆层的对接口进行打底焊接，达到单面焊双面成型的效果，焊后对焊缝进行打磨和清理，覆层打底焊采用的焊材为镍基合金焊材，镍基合金焊材中Ni的含量一般高于覆层或与覆层相当；
步骤四：过渡层焊接
采用TIG焊或热丝TIG焊对过渡层进行焊接，过渡层焊接采用的焊材与覆层打底焊采用的焊材相同，过渡层的焊接填充至覆层以上2～3mm；
步骤五：基层焊接
采用TIG或MIG焊对基层进行焊接，基层焊接采用的焊材与覆层打底焊和过渡层焊接采用的焊材相同。
上述覆层、过渡层和基层各层间的温度控制在100℃以下。
上述过渡层焊接的焊接层数为2～3层。
上述基层焊接的焊接层数为3～4层。
本发明的有益效果：
(1)本发明的坡口设计，在实现焊枪可达性的目的后，一方面填充金属较少，极大的降低焊材成本和效率；另一方面能较好的隔离覆层镍基金属与基层金属，保证镍基复合管环焊缝的腐蚀性能。
(2)本发明覆层焊接、过渡层焊接和基层焊接均采用高Ni焊材，既能保证覆层的腐蚀性能，又能避免基层焊接时出现热裂纹等焊接缺陷，保证基层的强韧性要求。
(3)本发明的基层焊接可采用熔化极气体保护焊，相比一般得TIG焊接工艺大幅提高焊材的熔敷效率，保证镍基复合管环焊的施工进度。
(4)本发明的焊接方法适用于各种管径的镍基复合管材，具有较宽的适用性。本发明的焊接方法都属于自动焊，能极大的保证镍基复合管全位置焊接稳定性，确保管线施工质量。
附图说明：
下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1为本发明的坡口示意图；
图2为本发明坡口说明图；
图3为本发明焊接顺序方法示意图；
图4为本发明镍基复合管环焊缝示意图。
附图说明：1—覆层；2—基层；3—覆层焊缝；4—过渡层焊缝；5—基层焊缝；6—环焊焊缝。
具体实施方式：
实施例1：以规格为Φ219×(10+3)mm的N08825/L360镍基复合管的全位置自动焊接为例，进行实例说明。
(1)焊前准备及坡口型式
加工坡口前先将两个管端进行胀圆或管端扩径处理，可以保证坡口加工时精度不受复合管椭圆度等的不利影响。用与Φ219mm相匹配的焊接小车轨道与管端内对口器，保证对接管的错变量小于0.5mm，间隙为1mm。将复合管管端加工成如图2所示的坡口加工，基层坡口单边坡口角度为15°，覆层坡口单边平台的宽度为2mm，且覆层坡口的钝边厚度为2mm。焊前还需对坡口(特别是覆层坡口)用丙酮进行清理。
(2)焊材匹配
覆层、过渡层和基层焊接材料均采用ERNiCrMo-3，焊丝直径为1.2mm。焊丝的化学成分见表1，焊材中Ni含量高于覆层N08825(38％～46％)的Ni含量。
表1 ERNiCrMo-3规定的化学成分％
Ni Cr Fe C Mn Si Cu Mo Al Ti Nb
Min 58 20 8.0 3.0
Max 23 5.0 0.1 0.5 0.5 0.5 10 0.4 0.4 4.2
(3)焊接工艺参数
具体的焊接参数见表2。采用钨极氩弧焊或热丝钨极氩弧焊对覆层进行打底焊接，需达到单面焊双面成型的效果，焊后对焊缝避免进行打磨处理和必要清理。过渡层焊接的方法与覆层相同，但采用热丝钨极氩弧焊，能提高施工效率，焊接过程中需要根据坡口的宽度调节焊枪的摆动宽度。基层焊接采用钨极氩弧焊或熔化极氩弧焊，与钨极氩弧焊相比熔化极氩弧焊可以进一步提高熔敷效率。
过渡层与基层的堆焊每层需要对焊缝进行打磨和清理工作。最后形成的焊缝如图3所示。
表2 主要工艺参数
为保证焊接效率，现场焊接时通常MIG焊枪与TIG焊枪同时在环焊轨道上工作。此实施方案采用合理的坡口型式、焊前处理和焊接工艺，有效防止了基层碳钢与覆层镍基合金的相互影响，采用合理的焊接顺序和焊接方法，避免了覆层由于焊接受热而引起的耐腐蚀性能下降，其力学性能和耐腐蚀性能均达到要求，适合于镍基复合管的全位置焊接的现场施工焊接。
上述实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非对发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种镍基双金属复合管全位置自动焊接方法，其特征在于：该焊接方法的步骤为：
步骤一：坡口设计
将管端进行胀圆或管端扩径处理的镍基复合管加工成平台状坡口，基层坡口单边坡口角度为10～20°，覆层单边平台的宽度为1.5～2.5mm，且覆层坡口的钝边比覆层薄0.5～1mm；
步骤二：焊前准备
将第一根镍基复合管与第二根镍基复合管用管道内对口器进行对接，保证对接管的错变量小于0.5mm，间隙为1～2mm，若错变量不能保证，管端还需做扩径处理，并用丙酮对坡口进行清理，尤其是覆层坡口；
步骤三：覆层打底焊
采用TIG焊对镍基覆层的对接口进行打底焊接，达到单面焊双面成型的效果，焊后对焊缝进行打磨和清理，覆层打底焊采用焊材为镍基合金焊材，并且镍基合金焊材中Ni的含量高于覆层或与覆层相当；
步骤四：过渡层焊接
采用TIG焊对过渡层进行焊接，过渡层焊接采用的焊材与覆层打底焊采用的焊材相同，过渡层的焊接填充至覆层以上2～3mm；
步骤五：基层焊接
采用TIG或MIG焊对基层进行焊接，基层焊接采用的焊材与覆层打底焊和过渡层焊接采用的焊材相同。
2.按照权利要求1所述的镍基双金属复合管全位置自动焊接方法，其特征在于：所述覆层、过渡层和基层各层间的温度控制在100℃以下。
3.按照权利要求1所述的镍基双金属复合管全位置自动焊接方法，其特征在于：所述覆层焊接、过渡层焊接和基层焊接采用的焊材为ERNiCrMo-3。
4.按照权利要求1或3所述的镍基双金属复合管全位置自动焊接方法，其特征在于：所述过渡层焊接的焊接层数为2～3层。
5.按照权利要求1或3所述的镍基双金属复合管全位置自动焊接方法，其特征在于：所述基层焊接的焊接层数为3～4层。
6.按照权利要求1所述的镍基双金属复合管全位置自动焊接方法，其特征在于：所述MIG焊的焊枪或TIG焊的焊枪在环焊轨道上工作。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108788386A (zh) * 2018-07-03 2018-11-13 四川石油天然气建设工程有限责任公司 一种石油天然气输送用双金属复合管的焊接方法
CN109759681A (zh) * 2019-02-28 2019-05-17 陕西建工安装集团有限公司 一种镍基合金钢管道焊接方法
CN110773890A (zh) * 2019-11-05 2020-02-11 中国石油天然气集团有限公司 一种不锈钢冶金复合管的环焊方法
CN111991822B (zh) * 2020-06-29 2022-11-08 山西太钢工程技术有限公司 降膜管内管及其更换方法
CN112439980A (zh) * 2020-11-16 2021-03-05 四川石油天然气建设工程有限责任公司 一种耐蚀合金复合管组对焊接工艺
CN112439979A (zh) * 2020-11-16 2021-03-05 四川石油天然气建设工程有限责任公司 一种耐蚀合金复合管的插入式纯材支管焊接工艺
CN114054903B (zh) * 2021-12-02 2023-03-14 南昌航空大学 一种不锈复合管的磁脉冲-tig焊连接方法
CN114749832A (zh) * 2022-04-01 2022-07-15 无锡金亿联圣机械科技有限公司 一种镍基合金焊焊缝点状缺陷控制方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004276035A (ja) * 2003-03-12 2004-10-07 Daido Steel Co Ltd 金属複合管の耐コーキング性に優れた溶接継手
JP4912097B2 (ja) * 2006-09-08 2012-04-04 東電工業株式会社 ステンレス鋼管の多層溶接方法及び多層溶接物
CN101633074A (zh) * 2009-07-16 2010-01-27 西安交通大学 一种内覆薄壁不锈钢复合管的环焊缝焊接方法
CN103216682A (zh) * 2013-05-09 2013-07-24 中国海洋石油总公司 复合管及其制造方法
CN103331327B (zh) * 2013-05-27 2016-05-11 中国石油天然气集团公司 一种双金属复合管环焊缝焊接方法
CN103358036B (zh) * 2013-07-18 2016-08-24 大连三高集团有限公司 一种生产不锈钢复合管焊接工艺
CN103639574B (zh) * 2013-11-26 2015-01-14 中油吉林化建工程有限公司 T2与16MnR复合板的焊接工艺方法
CN103612003B (zh) * 2013-11-30 2015-08-05 西安向阳航天材料股份有限公司 一种双金属复合管全自动对接焊工艺

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