CN107559541A - 一种管道焊口内防腐结构及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于管道防腐连接技术领域，尤其涉及一种管道焊口内防腐结构及其制造工艺。包括管道基体，管道基体的焊接端的内侧设置有合金防腐层，合金防腐层由镍铜合金和304不锈钢熔融混合制成，合金防腐层的厚度为0.8‑1.1mm，被焊接的两根管道之间的焊缝结构包括内外两层。本发明通过超音速电弧喷涂工艺将镍铜合金和304不锈钢变为熔融状态并通过高压气体喷涂在管道连接端的内侧，并通过氩弧焊工艺将镍丝熔化并与焊缝两侧的合金防腐层结合，从而形成可抵抗手弧焊焊接高温的管道内防腐层，且防腐效果极佳。因此，本发明可有效提高管道的整体防腐能力，延长管道的使用寿命，缩短管道的更换周期，产生巨大的经济效益。

Description

一种管道焊口内防腐结构及其制造工艺

技术领域

本发明属于管道防腐连接技术领域，尤其涉及一种管道焊口内防腐结构及其制造工艺。

背景技术

目前，在城市给排管网、油田输油、注水小口径(∮219以下)管道现场施工时，管道和管道之间均采用电焊焊接的连接方式，在管道连接后，焊接处的内防腐层均被严重破坏，对大口径管道采取人工或机器人进行管道内防腐，对于小口径(∮219以下)管道人员、机器无法进入的度无法修复管道内防腐，在管道内侧形成了防腐断层，对整条输送管道来说，就等于没有内防腐，严重影响了输送管道的设计使用寿命，缩短了管道使用周期，增加了生产成本。

埋地钢制油气管道内含有油、气、水、硫化物等介质，其内壁腐蚀是介质中的水在内壁生成一层亲水膜并形成原电池所发生的电化学腐蚀，或者是其他有害物质(硫化氢、硫化物、二氧化碳等)直接与金属作用引起的化学腐蚀。特别是在管道焊口内壁处做不了防腐、焊接后焊口材质产生变化，焊口管壁大面积腐蚀减薄或形成一系列腐蚀深坑及沟槽。

发明内容

本发明提供一种管道焊口内防腐结构及其制造工艺，以解决现有技术中管道焊接处的焊口内侧防腐性能较差的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种管道焊口内防腐结构，包括管道基体，管道基体的焊接端的内侧设置有合金防腐层，合金防腐层由镍铜合金和304不锈钢熔融混合制成，合金防腐层的厚度为0.8-1.1mm，被焊接的两根管道之间的焊缝结构包括内外两层，内层焊缝由镍丝通过氩弧焊工艺焊接而成，外层焊缝由手弧焊工艺焊接而成。

在所述的合金防腐层中，镍铜合金与304不锈钢的比例为1:1，在镍铜合金中，镍和铜的质量比为3:2。在焊口处，焊接相连的两根管道之间相距3mm。

一种管道焊口内防腐结构的制造工艺，用于制造上述的管道焊口内防腐结构，包括如下步骤：

步骤1：对管道基体的端部进行喷砂处理。

步骤2：使用电弧喷涂设备将镍铜合金丝材和304不锈钢丝材熔化，并用气流雾化，使熔融颗粒一层一层高速喷射到管道基体上经喷砂处理的表面上，形成合金防腐层。

步骤3：采用氩弧焊工艺，并在焊接同时添加镍丝，镍丝在电弧作用下融化，同时合金防腐层也在电弧作用下融化形成熔池，熔融状态的镍丝和合金防腐层边缘形成的熔池混合、凝固，形成内层焊缝，从而将被焊接的两根管道内侧的合金防腐层连成一体，在管道焊口处的内侧形成连续不间断的防腐层。

步骤4：通过手弧焊工艺在所述的内层焊缝的外侧施焊，形成外层焊缝。

所述的电弧喷涂设备采用超音速喷涂设备。所述的镍丝的直径为1-3mm。

本发明的有益效果为：本发明通过超音速电弧喷涂工艺将镍铜合金和304不锈钢变为熔融状态并通过高压气体喷涂在管道连接端的内侧，并通过氩弧焊工艺将镍丝熔化并与焊缝两侧的合金防腐层结合，从而形成可抵抗手弧焊焊接高温的管道内防腐层，且防腐效果极佳。因此，本发明可有效弥补管道焊接处的防腐弱点，提高管道的整体防腐能力，从而延长管道的使用寿命，缩短管道的更换周期，产生巨大的经济效益。

附图说明

图1是管道焊口内防腐结构的结构示意图；

图2是管道焊口内防腐结构的另一种实施例的结构示意图。

图中：1-管道基体，2-合金防腐层，3-内层焊缝，4-外层焊缝。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

实施例：

如图1所示，一种管道焊口内防腐结构，包括管道基体1，管道基体1的焊接端的内侧设置有合金防腐层2。与现有技术中的涂层防腐结构相比，合金防腐层2可抵抗手弧焊时焊口的热影响，从而避免管道焊接时对管道内侧的防腐层造成破坏。

合金防腐层2由镍铜合金和304不锈钢熔融混合制成。镍是一种很理想的抗腐蚀材料，具有优异的抗腐蚀性能，但其质地较软，因此引入铜和304不锈钢作为来增强合金防腐层2的强度和硬度。同时，铜作为一种性能极好的焊料，可有效改善合金防腐层2在管道基体1上的附着强度，从而避免合金防腐层脱落。

在所述的合金防腐层2中，镍铜合金与304不锈钢的比例为1:1，在镍铜合金中，镍和铜的质量比为3:2。合金防腐层2中的各成分符合上述比例，可将管道焊接处内侧的防腐性能提高8-10倍(以同等条件下的腐蚀速度计算)。

被焊接的两根管道之间的焊缝结构包括内外两层，内层焊缝3由镍丝通过氩弧焊工艺焊接而成，外层焊缝4由手弧焊工艺焊接而成。

如图2所示，作为本发明所述的管道焊口内防腐结构的另一种实施例，合金防腐层2可延伸至管道外侧，，形成内外连续的合金防腐层2，从而省去了对管道焊缝处焊接后的外防腐工艺，节约了施工工序，提高了施工效率，降低了施工成本。

本发明所述的管道焊口内防腐结构是与现有的涂层防腐工艺结合使用的，在合金防腐层2加工完成后，需先对管道内壁进行涂层防腐处理，使管道内壁附着防腐涂层，然后在进行氩弧焊焊接。为了避免焊接高温在管道内壁造成防腐断层，所述的合金防腐层2的轴向长度应该大于焊接的热影响区，通常合金防腐层2可以为10-15厘米。

一种管道焊口内防腐结构的制造工艺，用于制造上述的管道焊口内防腐结构，包括如下步骤：

步骤1：对管道基体1的端部进行喷砂处理，使用的设备是喷砂机，通过喷砂处理使管道的表面变得粗糙，从而增加合金防腐层的附着强度。

步骤2：使用电弧喷涂设备将镍铜合金丝材和304不锈钢丝材熔化，并用气流雾化，使熔融颗粒一层一层高速喷射到管道基体1上经喷砂处理的表面上，形成合金防腐层2。合金防腐层2的轴向长度以

电弧喷涂设备务必采用超音速喷涂设备，超音速喷涂设备可将丝材加热至熔化或半熔化状态，并加速到高达300-500m/s，甚至更高的速度，使得合金防腐层2不仅结合强度高，且致密，耐磨损性能优越，其耐磨损性能大幅度超过等离子喷涂层，与爆炸喷涂层相当，也超过了电镀硬铬层、喷熔层，从而进一步提高合金防腐层的耐腐蚀性能，并整体改善其综合性能。另外，超音速火焰速度很高，但温度相对较低(约为3000℃)，可以有效地抑制金属在喷涂过程中的分解。

加工合金防腐层2时，镍铜合金与304不锈钢的用量比例为1:1，在镍铜合金中，镍和铜的质量比为3:2。按照上述比例调配原材料的首要目的是保证合金防腐层具有良好的防腐性能，但还有另一个重要目的：按照上述比例制成的合金防腐层2的熔点与后续工艺中采用的镍的熔点基本相同，便于后续氩弧焊工艺实施过程中，保证焊口处的内侧达到理想的焊接效果，具体原理待后续工艺中详细说明。

步骤3：采用氩弧焊工艺，并在焊接同时添加镍丝，镍丝在电弧作用下融化，同时合金防腐层2也在电弧作用下融化形成熔池，熔融状态的镍丝和合金防腐层2边缘形成的熔池混合、凝固，形成内层焊缝3，从而将被焊接的两根管道内侧的合金防腐层2连成一体，在管道焊口处的内侧形成连续不间断的防腐层。

氩弧焊焊接时，需在管道的端部加工30°坡口，便于焊接工艺的实现，同时，在两根管道之间预留3mm左右的间隙，以便焊接时熔融后的镍丝沿该间隙进入管道内侧。另外，合金防腐层2的厚度需达到0.8-1.1mm，若厚度过小，那么合金防腐层2难以承受住氩弧焊时产生的熔池，使焊口的质量难以保证，从而影响焊口处的防腐性能，若厚度也较大，则会造成材料的浪费，增加生产成本。氩弧焊时，焊接电流180-300A，保护气体为纯氩气，流量为10～15L/min，钨极直径采用3.2-4mm，所述的镍丝的直径为1-3mm。

通过对合金防腐层2中各金属元素的比例进行精心调整，使得铜镍合金的熔点与镍丝的熔点保持一致，而304不锈钢的熔点与镍丝的熔点也基本一致，这样做的目的在于：1)进行电弧喷涂时，同镍合金与304不锈钢可以在同一温度熔化，有利于保证合金防腐层金相结构的均匀性。2)进行氩弧焊时，使施焊温度达到1400左右，合金防腐层2和镍丝便可以同时熔化，避免因熔化不同步而造成焊缝处的金相组成不均匀的问题，从而进一步保证了焊接质量，使合金防腐层2中各成分和镍丝的应有性能得以充分发挥，保证焊口处良好的防腐性能得以实现，同时改善了焊缝处的综合力学性能。

需要说明的是，为了保证不锈钢的熔点与镍的熔点一致，此处不宜采用其他牌号的不锈钢。

步骤4：通过手弧焊工艺在所述的内层焊缝的外侧施焊，形成外层焊缝4。

本发明通过超音速电弧喷涂工艺将镍铜合金和304不锈钢变为熔融状态并通过高压气体喷涂在管道连接端的内侧，并通过氩弧焊工艺将镍丝熔化并与焊缝两侧的合金防腐层2结合，从而形成可抵抗手弧焊焊接高温的管道内防腐层，且防腐效果极佳。因此，本发明可有效弥补管道焊接处的防腐弱点，提高管道的整体防腐能力，从而延长管道的使用寿命，缩短管道的更换周期，产生巨大的经济效益。

Claims (6)

1.一种管道焊口内防腐结构，包括管道基体(1)，其特征在于：管道基体(1)的焊接端的内侧设置有合金防腐层(2)，合金防腐层(2)由镍铜合金和304不锈钢熔融混合制成，合金防腐层(2)的厚度为0.8-1.1mm，被焊接的两根管道之间的焊缝结构包括内外两层，内层焊缝(3)由镍丝通过氩弧焊工艺焊接而成，外层焊缝(4)由手弧焊工艺焊接而成。

2.根据权利要求1所述的一种管道焊口内防腐结构及其制造工艺，其特征在于：在所述的合金防腐层(2)中，镍铜合金与304不锈钢的比例为1:1，在镍铜合金中，镍和铜的质量比为3:2。

3.根据权利要求1所述的一种管道焊口内防腐结构及其制造工艺，其特征在于：在焊口处，焊接相连的两根管道之间相距3mm。

4.一种管道焊口内防腐结构的制造工艺，用于制造权利要求1-3中任一项所述的管道焊口内防腐结构，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：对管道基体(1)的端部进行喷砂处理。

步骤2：使用电弧喷涂设备将镍铜合金丝材和304不锈钢丝材熔化，并用气流雾化，使熔融颗粒一层一层高速喷射到管道基体(1)上经喷砂处理的表面上，形成合金防腐层(2)。

步骤3：采用氩弧焊工艺，并在焊接同时添加镍丝，镍丝在电弧作用下融化，同时合金防腐层(2)也在电弧作用下融化形成熔池，熔融状态的镍丝和合金防腐层(2)边缘形成的熔池混合、凝固，形成内层焊缝(3)，从而将被焊接的两根管道内侧的合金防腐层(2)连成一体，在管道焊口处的内侧形成连续不间断的防腐层。

步骤4：通过手弧焊工艺在所述的内层焊缝(3)的外侧施焊，形成外层焊缝(4)。

5.根据权利要求4所述的一种管道焊口内防腐结构的制造工艺，其特征在于：所述的电弧喷涂设备采用超音速喷涂设备。

6.根据权利要求4所述的一种管道焊口内防腐结构的制造工艺，其特征在于：所述的镍丝的直径为1-3mm。