CN114734119A - 一种石油管道的焊接坡口和焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石油管道的焊接坡口和焊接方法，所述焊接坡口内部由复合输送管道包括内衬管和基管组合而成，所述复合输送管道包括内衬管和基管，所述焊接坡口包括：斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段，所述圆弧段位于所述内衬管上，所述斜直段位于所述基管上，所述轴向段与复合输送管道的轴向平行，且所述内衬管的厚度为2.0～3.5mm，本发明通过采用本发明的机械复合管的焊接施工方法首先对机械复合管的管端进行堆焊，可以改善对接焊缝的应力情况，能够避免了裂纹的产生，另一方面本发明的焊接坡口是结合焊接工艺能够提高焊接效率，焊接施工工艺简单，既不增加焊接操作难度，又不会对管道焊缝的抗应力腐蚀能力产生影响。
Description
技术领域
本发明属于石油管道焊接技术领域，具体涉及一种石油管道的焊接坡口和焊接方法。
背景技术
石油是深埋在地下的流体矿物。最初人们把自然界产生的油状液体矿物称石油，把可燃气体称天然气，把固态可燃油质矿物称沥青。随着对这些矿物研究的深入，认识到它们在组成上均属烃类化合物，在成因上互有联系,因此把它们统称为石油。1983年9月第11次世界石油大会提出，石油是包括自然界中存在的气态、液态和固态烃类化合物以及少量杂质组成的复杂混合物。所以石油开采也包括了天然气开采。石油在国民经济中的作用石油是重要能源，同煤相比，具有能量密度大(等重的石油燃烧热比标准煤高50％)、运输储存方便、燃烧后对大气的污染程度较小等优点。从石油中提炼的燃料油是运输工具、电站锅炉、冶金工业和建筑材料工业各种窑炉的主要燃料。以石油为原料的液化气和管道煤气是城市居民生活应用的优质燃料。飞机、坦克、舰艇、火箭以及其他航天器，也消耗大量石油燃料。因此，许多国家都把石油列为战略物资。
在现有的内衬机械复合管施工方法焊接流程为封焊、根焊、过渡焊、填充焊以及盖面焊。存在施工工序较多，焊道设计复杂等缺点。如果没有严格监控焊接质量，可能会造成焊缝质量隐患，例如封焊层熔透造成内衬耐蚀合金被稀释等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种石油管道的焊接坡口和焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石油管道的焊接坡口和焊接方法，所述焊接坡口内部由复合输送管道包括内衬管和基管组合而成，所述复合输送管道包括内衬管和基管，所述焊接坡口包括：斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段，所述圆弧段位于所述内衬管上，所述斜直段位于所述基管上，所述轴向段与复合输送管道的轴向平行，且所述内衬管的厚度为2.0～3.5mm，所述内衬管包括按照质量百分数计的如下元素成分：0.05％的C，19.5％～23.5％Cr，38％～46％Ni，2.5％～3.5％Mo，1.5％～3.0％Cu，0.6％～1.2％T。
一种石油管道的焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：清洗所述坡口和坡口周边管道表面，在所述输气管道待焊接端设置内部保护装置或构筑气坝，并进行坡口组对，形成焊口在双金属复合管件和管道的复层上开坡口；
步骤二：通过机械方式对所述复合输送管道的待焊接端进行下料切割和坡口加工，其中，加工出的焊接坡口包括斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段；
步骤三：将两个所述复合输送管道的待焊端组对，焊接坡口之间形成焊口，控制焊接材料成分，完成对双金属复合管焊接端的根焊、过渡焊、填充焊和盖面焊；
步骤四：将与所述输气管道材质相同的连接块置于组对的坡口之间，通过点焊将连接块与组对的坡口连接；
步骤五：通过进气口向焊口内部空间充入背面保护气体；
步骤六：热焊结束之后，停止充入背面保护气体；
步骤七：检查石油管道焊接密封情况。
优选的，所述步骤一中，所述机械复合管的焊接包括利用镍含量为58％～62％的镍基合金焊接材料对机械复合管进行根焊、过渡焊、填充焊以及盖面焊。
优选的，所述步骤二中，在对口根部点固焊时，点固焊后应检查各个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊，厚壁大径管若采用填加物方法点固，当去除临时点固物时，不应损伤母材，并将其列残留焊疤清除干净、打磨修整。
优选的，所述步骤三中，连接块的数量可根据管道的直径来确定，例如，当所述管道外径≤60mm时，可将1～2个块连接块置于组对坡口之间，例如可按照钟点位置，将1块连接块置于组对坡口的12点钟位置或6点钟位置，当然也可置于其他钟点位置，只要能够保证坡口组对间隙的均匀即可。
优选的，所述步骤四中，当所述管道的壁厚≤6mm时，所述连接块横截面可包括圆或椭圆，当所述管道的壁厚＞6mm，所述连接块横截面可包括梯形，其中，对于支管联接的焊口，可根据主管的壁厚来决定使用连接块的形状。
优选的，所述步骤五中，背面保护气体可包括惰性气体、或者惰性气体与氮气的混合气体，
可为氩气与氮气的混合气体，其中氮气的质量分数为2％～3％，也可为纯度不低于99.99％的氩气；焊缝背面保护气体氧含量可控制在≤50ppm，这样背面焊缝可得到较好的腐蚀性能和成型，也能保证其双相组织特性。
优选的，所述步骤六中，在各焊接工序结束中，可通过冷却淋水用粗纱布包覆(即用粗纱布包覆焊口，然后淋冷却水)，使整个管口冷却均匀。
优选的，所述步骤六中，将纵焊缝转到最下端，将埋弧焊枪和焊缝复层5对齐，导电嘴与水平面的夹角应为30°～40°，焊丝直径为φ4.0mm，焊丝伸出长度为25mm，电源极性为直流反接，焊接过程中时刻观察焊接情况，在引弧板起焊，在熄弧板结束焊接。
优选的，所述步骤七中，在石油管道焊接冷却后，将石油管道焊接位置置于水体中，并于石油管道一端通入气压，通过观察焊接区域是否出现水泡检测焊接情况。
与现有技术相比，本发明提供了一种石油管道的焊接坡口和焊接方法，具备以下有益效果：
本发明通过采用本发明的机械复合管的焊接施工方法首先对机械复合管的管端进行堆焊，可以改善对接焊缝的应力情况，能够避免了裂纹的产生，另一方面本发明的焊接坡口是结合焊接工艺能够提高焊接效率，焊接施工工艺简单，既不增加焊接操作难度，又不会对管道焊缝的抗应力腐蚀能力产生影响。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供以下技术方案：一种石油管道的焊接坡口和焊接方法，焊接坡口内部由复合输送管道包括内衬管和基管组合而成，复合输送管道包括内衬管和基管，焊接坡口包括：斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段，圆弧段位于内衬管上，斜直段位于基管上，轴向段与复合输送管道的轴向平行，且内衬管的厚度为2.0～3.5mm，内衬管包括按照质量百分数计的如下元素成分：0.05％的C，19.5％～23.5％Cr，38％～46％Ni，2.5％～3.5％Mo，1.5％～3.0％Cu，0.6％～1.2％T。
一种石油管道的焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：清洗坡口和坡口周边管道表面，在输气管道待焊接端设置内部保护装置或构筑气坝，并进行坡口组对，形成焊口在双金属复合管件和管道的复层上开坡口；
步骤二：通过机械方式对复合输送管道的待焊接端进行下料切割和坡口加工，其中，加工出的焊接坡口包括斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段；
步骤三：将两个复合输送管道的待焊端组对，焊接坡口之间形成焊口，控制焊接材料成分，完成对双金属复合管焊接端的根焊、过渡焊、填充焊和盖面焊；
步骤四：将与输气管道材质相同的连接块置于组对的坡口之间，通过点焊将连接块与组对的坡口连接；
步骤五：通过进气口向焊口内部空间充入背面保护气体；
步骤六：热焊结束之后，停止充入背面保护气体；
步骤七：检查石油管道焊接密封情况。
本发明中，优选的，步骤一中，机械复合管的焊接包括利用镍含量为58％～62％的镍基合金焊接材料对机械复合管进行根焊、过渡焊、填充焊以及盖面焊。
本发明中，优选的，步骤二中，在对口根部点固焊时，点固焊后应检查各个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊，厚壁大径管若采用填加物方法点固，当去除临时点固物时，不应损伤母材，并将其列残留焊疤清除干净、打磨修整。
本发明中，优选的，步骤三中，连接块的数量可根据管道的直径来确定，例如，当管道外径≤60mm时，可将1～2个块连接块置于组对坡口之间，例如可按照钟点位置，将1块连接块置于组对坡口的12点钟位置或6点钟位置，当然也可置于其他钟点位置，只要能够保证坡口组对间隙的均匀即可。
本发明中，优选的，步骤四中，当管道的壁厚≤6mm时，连接块横截面可包括圆或椭圆，当管道的壁厚＞6mm，连接块横截面可包括梯形，其中，对于支管联接的焊口，可根据主管的壁厚来决定使用连接块的形状。
本发明中，优选的，步骤五中，背面保护气体可包括惰性气体、或者惰性气体与氮气的混合气体，
可为氩气与氮气的混合气体，其中氮气的质量分数为2％～3％，也可为纯度不低于99.99％的氩气；焊缝背面保护气体氧含量可控制在≤50ppm，这样背面焊缝可得到较好的腐蚀性能和成型，也能保证其双相组织特性。
本发明中，优选的，步骤六中，在各焊接工序结束中，可通过冷却淋水用粗纱布包覆(即用粗纱布包覆焊口，然后淋冷却水)，使整个管口冷却均匀。
本发明中，优选的，步骤六中，将纵焊缝转到最下端，将埋弧焊枪和焊缝复层5对齐，导电嘴与水平面的夹角应为30°～40°，焊丝直径为φ4.0mm，焊丝伸出长度为25mm，电源极性为直流反接，焊接过程中时刻观察焊接情况，在引弧板起焊，在熄弧板结束焊接。
本发明中，优选的，步骤七中，在石油管道焊接冷却后，将石油管道焊接位置置于水体中，并于石油管道一端通入气压，通过观察焊接区域是否出现水泡检测焊接情况。
实施例一：
一种石油管道的焊接坡口和焊接方法，焊接坡口内部由复合输送管道包括内衬管和基管组合而成，复合输送管道包括内衬管和基管，焊接坡口包括：斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段，圆弧段位于内衬管上，斜直段位于基管上，轴向段与复合输送管道的轴向平行，且内衬管的厚度为2.0～3.5mm，内衬管包括按照质量百分数计的如下元素成分：0.05％的C，19.5％～23.5％Cr，38％～46％Ni，2.5％～3.5％Mo，1.5％～3.0％Cu，0.6％～1.2％T。
一种石油管道的焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：清洗坡口和坡口周边管道表面，在输气管道待焊接端设置内部保护装置或构筑气坝，并进行坡口组对，形成焊口在双金属复合管件和管道的复层上开坡口；
步骤二：通过机械方式对复合输送管道的待焊接端进行下料切割和坡口加工，其中，加工出的焊接坡口包括斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段；
步骤三：将两个复合输送管道的待焊端组对，焊接坡口之间形成焊口，控制焊接材料成分，完成对双金属复合管焊接端的根焊、过渡焊、填充焊和盖面焊；
步骤四：将与输气管道材质相同的连接块置于组对的坡口之间，通过点焊将连接块与组对的坡口连接；
步骤五：通过进气口向焊口内部空间充入背面保护气体；
步骤六：热焊结束之后，停止充入背面保护气体；
步骤七：检查石油管道焊接密封情况。
本发明中，优选的，步骤一中，机械复合管的焊接包括利用镍含量为58％～62％的镍基合金焊接材料对机械复合管进行根焊、过渡焊、填充焊以及盖面焊。
本发明中，优选的，步骤二中，在对口根部点固焊时，点固焊后应检查各个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊，厚壁大径管若采用填加物方法点固，当去除临时点固物时，不应损伤母材，并将其列残留焊疤清除干净、打磨修整。
本发明中，优选的，步骤三中，连接块的数量可根据管道的直径来确定，例如，当管道外径≤60mm时，可将1～2个块连接块置于组对坡口之间，例如可按照钟点位置，将1块连接块置于组对坡口的12点钟位置或6点钟位置，当然也可置于其他钟点位置，只要能够保证坡口组对间隙的均匀即可。
本发明中，优选的，步骤四中，当管道的壁厚≤6mm时，连接块横截面可包括圆或椭圆，当管道的壁厚＞6mm，连接块横截面可包括梯形，其中，对于支管联接的焊口，可根据主管的壁厚来决定使用连接块的形状。
本发明中，优选的，步骤五中，背面保护气体可包括惰性气体、或者惰性气体与氮气的混合气体，
可为氩气与氮气的混合气体，其中氮气的质量分数为2％～3％，也可为纯度不低于99.99％的氩气；焊缝背面保护气体氧含量可控制在≤50ppm，这样背面焊缝可得到较好的腐蚀性能和成型，也能保证其双相组织特性。
本发明中，优选的，步骤六中，在各焊接工序结束中，可通过冷却淋水用粗纱布包覆(即用粗纱布包覆焊口，然后淋冷却水)，使整个管口冷却均匀。
本发明中，优选的，步骤六中，将纵焊缝转到最下端，将埋弧焊枪和焊缝复层5对齐，导电嘴与水平面的夹角应为30°～40°，焊丝直径为φ4.0mm，焊丝伸出长度为25mm，电源极性为直流反接，焊接过程中时刻观察焊接情况，在引弧板起焊，在熄弧板结束焊接。
本发明中，优选的，步骤七中，在石油管道焊接冷却后，将石油管道焊接位置置于水体中，并于石油管道一端通入气压，通过观察焊接区域是否出现水泡检测焊接情况。
实施例二：
一种石油管道的焊接坡口和焊接方法，焊接坡口内部由复合输送管道包括内衬管和基管组合而成，复合输送管道包括内衬管和基管，焊接坡口包括：斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段，圆弧段位于内衬管上，斜直段位于基管上，轴向段与复合输送管道的轴向平行，且内衬管的厚度为2.0～3.5mm，内衬管包括按照质量百分数计的如下元素成分：0.05％的C，19.5％～23.5％Cr，38％～46％Ni，2.5％～3.5％Mo，1.5％～3.0％Cu，0.6％～1.2％T。
一种石油管道的焊接方法，包括以下步骤：
步骤一：清洗坡口和坡口周边管道表面，在输气管道待焊接端设置内部保护装置或构筑气坝，并进行坡口组对，形成焊口在双金属复合管件和管道的复层上开坡口；
步骤二：通过机械方式对复合输送管道的待焊接端进行下料切割和坡口加工，其中，加工出的焊接坡口包括斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段；
步骤三：将两个复合输送管道的待焊端组对，焊接坡口之间形成焊口，控制焊接材料成分，完成对双金属复合管焊接端的根焊、过渡焊、填充焊和盖面焊；
步骤四：将与输气管道材质相同的连接块置于组对的坡口之间，通过点焊将连接块与组对的坡口连接；
步骤五：通过进气口向焊口内部空间充入背面保护气体；
步骤六：热焊结束之后，停止充入背面保护气体；
步骤七：检查石油管道焊接密封情况。
本发明中，优选的，步骤一中，机械复合管的焊接包括利用镍含量为58％～62％的镍基合金焊接材料对机械复合管进行根焊、过渡焊、填充焊以及盖面焊。
本发明中，优选的，步骤二中，在对口根部点固焊时，点固焊后应检查各个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊，厚壁大径管若采用填加物方法点固，当去除临时点固物时，不应损伤母材，并将其列残留焊疤清除干净、打磨修整。
本发明中，优选的，步骤三中，连接块的数量可根据管道的直径来确定，例如，当管道外径≤60mm时，可将1～2个块连接块置于组对坡口之间，例如可按照钟点位置，将1块连接块置于组对坡口的12点钟位置或6点钟位置，当然也可置于其他钟点位置，只要能够保证坡口组对间隙的均匀即可。
本发明中，优选的，步骤四中，当管道的壁厚≤6mm时，连接块横截面可包括圆或椭圆，当管道的壁厚＞6mm，连接块横截面可包括梯形，其中，对于支管联接的焊口，可根据主管的壁厚来决定使用连接块的形状。
本发明中，优选的，步骤五中，背面保护气体可包括惰性气体、或者惰性气体与氮气的混合气体，
可为氩气与氮气的混合气体，其中氮气的质量分数为2％～3％，也可为纯度不低于99.99％的氩气；焊缝背面保护气体氧含量可控制在≤50ppm，这样背面焊缝可得到较好的腐蚀性能和成型，也能保证其双相组织特性。
本发明中，优选的，步骤六中，在各焊接工序结束中，可通过冷却淋水用粗纱布包覆(即用粗纱布包覆焊口，然后淋冷却水)，使整个管口冷却均匀。
本发明中，优选的，步骤六中，将纵焊缝转到最下端，将埋弧焊枪和焊缝复层5对齐，导电嘴与水平面的夹角应为30°～40°，焊丝直径为φ4.0mm，焊丝伸出长度为25mm，电源极性为直流反接，焊接过程中时刻观察焊接情况，在引弧板起焊，在熄弧板结束焊接。
本发明中，优选的，步骤七中，在石油管道焊接冷却后，将石油管道焊接位置置于水体中，并于石油管道一端通入气压，通过观察焊接区域是否出现水泡检测焊接情况。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种石油管道的焊接坡口，其特征在于：所述焊接坡口内部由复合输送管道包括内衬管和基管组合而成，所述复合输送管道包括内衬管和基管，所述焊接坡口包括：斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段，所述圆弧段位于所述内衬管上，所述斜直段位于所述基管上，所述轴向段与复合输送管道的轴向平行，且所述内衬管的厚度为2.0～3.5mm，所述内衬管包括按照质量百分数计的如下元素成分：0.05％的C，19.5％～23.5％Cr，38％～46％Ni，2.5％～3.5％Mo，1.5％～3.0％Cu，0.6％～1.2％T。
2.根据权利要求1所述的一种石油管道的焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：清洗所述坡口和坡口周边管道表面，在所述输气管道待焊接端设置内部保护装置或构筑气坝，并进行坡口组对，形成焊口在双金属复合管件和管道的复层上开坡口；
步骤二：通过机械方式对所述复合输送管道的待焊接端进行下料切割和坡口加工，其中，加工出的焊接坡口包括斜直段、轴向段以及位于两者之间的圆弧段；
步骤三：将两个所述复合输送管道的待焊端组对，焊接坡口之间形成焊口，控制焊接材料成分，完成对双金属复合管焊接端的根焊、过渡焊、填充焊和盖面焊；
步骤四：将与所述输气管道材质相同的连接块置于组对的坡口之间，通过点焊将连接块与组对的坡口连接；
步骤五：通过进气口向焊口内部空间充入背面保护气体；
步骤六：热焊结束之后，停止充入背面保护气体；
步骤七：检查石油管道焊接密封情况。
3.根据权利要求2所述的一种石油管道的焊接方法，其特征在于：所述步骤一中，所述机械复合管的焊接包括利用镍含量为58％～62％的镍基合金焊接材料对机械复合管进行根焊、过渡焊、填充焊以及盖面焊。
4.根据权利要求2所述的一种石油管道的焊接方法，其特征在于：所述步骤二中，在对口根部点固焊时，点固焊后应检查各个焊点质量，如有缺陷应立即清除，重新进行点焊，厚壁大径管若采用填加物方法点固，当去除临时点固物时，不应损伤母材，并将其列残留焊疤清除干净、打磨修整。
5.根据权利要求2所述的一种石油管道的焊接方法，其特征在于：所述步骤三中，连接块的数量可根据管道的直径来确定，例如，当所述管道外径≤60mm时，可将1～2个块连接块置于组对坡口之间，例如可按照钟点位置，将1块连接块置于组对坡口的12点钟位置或6点钟位置，当然也可置于其他钟点位置，只要能够保证坡口组对间隙的均匀即可。
6.根据权利要求2所述的一种石油管道的焊接方法，其特征在于：所述步骤四中，当所述管道的壁厚≤6mm时，所述连接块横截面可包括圆或椭圆，当所述管道的壁厚＞6mm，所述连接块横截面可包括梯形，其中，对于支管联接的焊口，可根据主管的壁厚来决定使用连接块的形状。
7.根据权利要求2所述的一种石油管道的焊接方法，其特征在于：所述步骤五中，背面保护气体可包括惰性气体、或者惰性气体与氮气的混合气体，可为氩气与氮气的混合气体，其中氮气的质量分数为2％～3％，也可为纯度不低于99.99％的氩气；焊缝背面保护气体氧含量可控制在≤50ppm，这样背面焊缝可得到较好的腐蚀性能和成型，也能保证其双相组织特性。
8.根据权利要求2所述的一种石油管道的焊接方法，其特征在于：所述步骤六中，在各焊接工序结束中，可通过冷却淋水用粗纱布包覆(即用粗纱布包覆焊口，然后淋冷却水)，使整个管口冷却均匀。
9.根据权利要求2所述的一种石油管道的焊接方法，其特征在于：所述步骤六中，将纵焊缝转到最下端，将埋弧焊枪和焊缝复层5对齐，导电嘴与水平面的夹角应为30°～40°，焊丝直径为φ4.0mm，焊丝伸出长度为25mm，电源极性为直流反接，焊接过程中时刻观察焊接情况，在引弧板起焊，在熄弧板结束焊接。
10.根据权利要求2所述的一种石油管道的焊接方法，其特征在于：所述步骤七中，在石油管道焊接冷却后，将石油管道焊接位置置于水体中，并于石油管道一端通入气压，通过观察焊接区域是否出现水泡检测焊接情况。
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