[发明专利]一种双金属复合管焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料焊接领域，特别涉及一种双金属复合管焊接方法。

背景技术

双金属复合钢管是将镀锌钢管或焊管、无缝钢管和壁厚更薄的不锈钢管强力嵌合在一起的新型复合管材。双金属复合管基层（基管）采用碳钢或低合金钢管，覆层（内衬管）采用薄壁不锈钢，具有强度高、抗腐蚀性能好、造价低的特点，外基管负责承压和管道刚性支撑的作用，内衬管承担耐腐蚀的作用，双金属复合管广泛应用于油田、化工、电力等工业领域，尤其在石油天然气集输管线、油气井套管中已普遍推广应用。

传统的双金属复合钢管焊接技术主要有两种：第一种是先进行内壁复层的焊接，然后进行过渡层和基层的焊接，焊接材料全部用不锈钢。第二种是焊缝分为覆层焊缝和基层焊缝，两次焊接而成，无单独的不锈钢复合层焊缝，覆层焊缝的焊接材料采用不锈钢材料，低碳钢基层焊缝的焊条采用低碳钢焊条。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有第一种焊接技术存在的缺陷是：a覆层厚度较薄（小于2mm）时，第一层焊接容易产生烧穿缺陷；b焊接复层时，由于热收缩，覆层可能与基层分离形成缝隙，过渡焊接容易产生缺陷；c制管过程中覆层与基层之间可能存在的空气、水或赃物在过渡层焊接时可能在焊缝中造成气孔缺陷。

现有第二种焊接技术存在的缺陷是：a第一层过渡层焊接时，制管过程中覆层与基层之间可能存在的空气、水或赃物在过渡层焊接时可能中造成气孔缺陷，从而造成焊缝的耐蚀性能的严重下降;b进行第二层焊缝焊接时，采用碳钢成分的焊接材料在不锈钢成分的过渡层焊道上焊接，使焊缝中cr、ni合金元素增高，容易形成淬硬的马氏体组织，影响接头的塑性、韧性，严重时还可能产生冷裂纹。

而且，这两种焊接技术还存在共同的缺陷：焊缝产生错边时，接头处焊缝耐蚀层有效厚度减少，使焊接接头的耐蚀性能降低。

目前，双金属复合钢管普遍采用机械复合工艺，基层和覆层依靠胀紧力贴合，常规工艺是对接焊之前先用氩弧焊将基层和覆层管端封焊，再现场对接焊，这种焊接工艺使管口封焊位置有较大的应力集中，容易产生裂纹。尤其是大口径双金属复合管（直径≥350mm），因钢管曲率小，胀紧力相对小，管口封焊位置的应力集中更为严重，更容易产生裂纹，在现场焊接双金属复合管的技术难度很大，且由于无损检测时裂纹缺陷不易检出，造成质量隐患。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种双金属复合管焊接方法。采用优质、高效、低稀释率的管口内堆焊技术，避免焊接裂纹和气孔的产生，提高耐蚀性能，施工工效高，焊接质量可靠。所述技术方案如下：

一种双金属复合管焊接方法，所述方法至少包括：步骤1）内堆焊前管口机加工；步骤2）管内表面堆焊焊接；步骤3）焊后削平及坡口加工；步骤4）现场组对及焊接工艺步骤；焊接过程采用100%二氧化碳气体（CO₂）保护电弧焊。

具体地，所述步骤1）内堆焊前管口机加工；包括切削双金属复合管管口附近切削段的覆层和部分基层；所述步骤2）管内表面堆焊焊接；包括在所述步骤1）切削加工的部位内堆焊覆层金属；所述步骤3）焊后削平及坡口加工；包括在所述步骤2）后切削内堆焊层高出部分及管口预留段，形成坡口；所述步骤4）现场组对及焊接；包括将所述步骤3）加工后的双金属复合管组对、焊接成管线。

具体地，所述步骤1）内堆焊前管口机加工；是将管端所述切削段长度为30-100mm的所述覆层切除，并切削所述基层壁厚度为1±0.3mm；所述管口预留段长度为10-40mm。

具体地，所述步骤2）管内表面堆焊焊接；是采用不锈钢实心焊丝的熔化极气体保护焊对所述切削段内表面堆焊至少两层的覆层金属，堆焊分次进行，每次焊接一层，使用与覆层材料相同，或者选用铬、镍元素含量高的不锈钢焊材。

进一步地，所述切削段的第一层堆焊焊材牌号选用E309LT1-1过渡焊焊丝，所述第二层堆焊焊材牌号选用E316LT1-1堆焊焊丝；所述切削段表面第一层堆焊和第二层堆焊的焊接工艺参数为：焊材直径为1.2mm；焊接电流为160-200A；电弧电压为25-29V；焊接速度为50-60cm/min；保护气体流量为15-25L/min。

具体地，所述步骤3）焊后削平及坡口加工；是将所述切削段内堆焊层高出部分切除与原管道内壁平齐，堆焊金属表面高出原管道内壁表面的允许范围高度为0-0.2mm，且不低于原管道内壁，并将所述管口预留段切除并倒出所述坡口，所述坡口角度为25°-29°。