[发明专利]一种钢制管道焊口内壁防腐堆焊方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢制管道内壁防腐技术领域，该方法区别于一般钢件耐磨堆焊和尺寸恢复堆焊，是一种以保证管道焊口良好焊接性能和防腐性能为前提的钢管管端内壁防腐堆焊方法，该方法是保证钢制管道内壁防腐层连续性的技术，属于钢制管道焊口内堆焊防腐技术的主要部分之一，本发明尤其涉及一种钢制管道焊口内壁防腐堆焊方法。

背景技术

在钢制管道焊接施工中，因为焊接热输入的影响，破坏了管道焊缝区域的内防腐涂层、使焊缝金属的微观组织结构发生了改变，造成管道焊缝耐腐蚀性能降低、焊缝内壁区域先于管道锈蚀引起输送介质泄漏的结果，降低了管道在线使用寿命。

通过对钢管管端内壁堆焊一定宽度和厚度的耐蚀合金层，然后对钢管内壁进行防腐处理，在管道焊接连接时采用复合焊接技术，使焊缝区域的内防腐层连续，是钢制管道焊口内堆焊防腐技术的主要内容之一。

耐蚀合金的Cr含量必须达到12﹪以上，才能在表面形成钝化膜，才会具有防止和延缓锈蚀的性能，由于堆焊线能量使堆焊金属和母材熔合在一起，引起耐蚀成分的稀释，熔合区及堆焊层的Cr含量有时会低于12﹪，使堆焊层丧失了耐腐蚀性能。

一般耐蚀合金的热膨胀系数远远大于母材，而流体输送用钢管的管壁一般较薄，在堆焊后引起钢管管端大幅缩径超过了管线钢管标准所规定的范围，使钢制管道焊口内堆焊防腐技术失去了实用性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钢管管端内壁的耐蚀合金防腐堆焊方法，该方法区别于一般钢件耐磨堆焊和尺寸恢复堆焊，是一种以保证管道焊口良好焊接性能和防腐性能为前提的钢管管端内壁防腐堆焊方法。

该方法不但可以保证防腐堆焊层的防腐性能，还可以保证堆焊线能量输入引起的钢管管端缩径量不超过管线钢管标准规定的范围，以保证钢制管道焊口内堆焊防腐技术的实用性，其具体发明内容如下。

（一）堆焊层构成：防腐堆焊层由打底过渡层和防腐盖面层两部分组成，如（图1）所示：

1、打底过渡层是在低碳钢母材上进行的第一层堆焊层，该堆焊层的作用在于：

a、堆焊层耐蚀成分的稀释不会影响防腐盖面层的防腐蚀性能；

b、为钢管内壁防腐涂层提供一定宽度的覆盖搭接区域，不会产生钢管内壁防腐涂层的露点；

c、打底过渡堆焊作业过程的热输入引起钢管管端的径向膨胀；

2、防腐盖面层是在打底过渡层上进行的第二层堆焊层，该堆焊层的作用在于：

a、焊材成分的稀释不会引起堆焊层耐蚀性能的大幅降低；

b、与钢管内壁防腐涂层对接搭接，防止钢管内壁防腐涂层与堆焊层的对接搭接部位受到输送介质中所含磨粒的直接磨损；

c、在径向膨胀后的钢管管端内壁进行第二层堆焊，在堆焊层冷却过程中，最先冷却收缩的是防腐盖面堆焊层，当冷却到常温时，管端直径与堆焊前比较不会产生较大的变化，打底过渡堆焊层收缩应力被冷却后的防腐盖面层的扩张应力所抵消，保证了管端缩径量符合管线钢管标准规定的范围。

（二）堆焊工艺：该防腐堆焊方法的堆焊工艺由堆焊预处理、电弧预热、堆焊方式、堆焊焊道搭接方式和搭接率、堆焊电流变化、空烧固溶等具体方法组成，分述如下：

1、电弧预热，为保证堆焊层外观形态、成分稀释的一致性和堆焊作业过程的稳定性及最小的管端缩径量，需要在堆焊前对钢管母材进行预热，为了避免感应预热的繁琐和火焰预热的安全风险，采用钨极电弧预热，预热的位置在预堆焊管端的废料区进行，废料区如（图3）所示；

2、在电弧电压确定和自动稳弧条件下，堆焊电流的大小以及变化直接影响堆焊层成分稀释率和焊道外观形态，为获得较小稀释率的堆焊层，一般采用小电流堆焊以控制母材较小的熔深，但较小电流形成的堆焊焊道形态无法保证堆焊层的总体平整度，较小电流堆焊焊道截面形态如（图4-a）所示，当采用较小的基值电流配合较大的峰值电流进行变电流堆焊时，堆焊焊道截面形态可以保证焊道搭接后的焊层平整度，变电流堆焊焊道截面形态如（图4-b）所示；

3、空烧固溶：为了保证防腐堆焊层与钢管母材交界界面、打底过渡堆焊层与防腐盖面堆焊层的交界界面平滑过渡，需要在堆焊过程中对交界界面进行不送丝钨极电弧空烧，对界面的最后一圈焊道进行固溶处理，空烧固溶位置和效果如（图5）所示。

本发明所述的一种钢制管道焊口内壁防腐堆焊方法的具体实施步骤如下：

（一）管端内壁预处理步骤：钢管内壁车削加工如（图2）所示；

（二）管端电弧预热步骤：

1、将预堆焊钢管按要求装卡在自动堆焊机上；