双金属复合管焊接工艺探讨

[摘要]现在全世界范围内，能源需求总量还在不断提高，但是随着开采工作的开展，很多地区当中的易开采油气资源越来越多，相对应地，替代能源的发展仍然无法全面取代传统化石燃料，为了可以适应于全球经济发展情况，很多油气田的开发深入程度越来越深，环境越来越恶劣。在很多油井深处，其中的CO2、Cl2和H2S含量很高的，同时也出现了管道腐蚀问题，长期应用当中会造成管道穿孔问题，在严重时会出现火灾和爆炸事故。

[关键词]复合管；双金属；复合工艺；机械复合；冶金复合

在油井内恶劣环境下，碳钢材料会快速受到电化学腐蚀，所以在设计当中需要我们应用缓蚀剂，工作量很大，如果应用耐蚀合金，为了保证其整体稳固性，会应用到大量的支撑元件，所以会造成严重浪费，相比之下，应用双金属复合管道来，可以较好地解决这些问题。双金属复合管由两部分组成，其外部是低合金钢管，内衬部位则是耐蚀合金管道，其不仅仅可以将基管的机械性能和内衬管的防腐性能结合起来，同时也可以很好地让输送强度、压力需求得到满足，同时也有很高的性价比，现在得到了广泛的应用。

1封焊和组对

1.1封焊操作。在正常情况下，双金属管道的基层和复层之前的封焊层是由生产钢管的厂商自行完成的，但是对于管线的连头则要在短管切割过程当中完成，这项内容是由施工单位负责的。在切割完毕后，还要针对其中的基层和复层之间的贴合程度进行，在正常情况下，是贴合程度越高则越好。除此之外，在管端切割和坡口和制作过程当中，也要结合实际情况来进行检查，保证其没有影响复层不锈钢管的完整性，否则会让其抗腐蚀能力受到极大的影响，这种情况下，管道的使用寿命会大大缩短。在这个过程当中，封焊层当中，焊接在双金属复合管道当中是非常重要的一道程序，其也会在很大程度上影响其焊接的质量。复合管道的基层和接触并不是非常紧密的，其中大多会有一定量的水分和空气，其也可能会成为一个质量隐患，所以为了保证加工质量，要在加工之前进行预热，保证将管道内部维持干燥，同时也要将其内部的空气排除出去。封焊过程当中，焊枪的倾角要保证在60度左右，而焊丝和钨极的夹角要维持在90度，左右，如果其角度太小，就会给操作带来很大的难度，让氩气的保护作用大打折扣，但是如果其角度过大，加工难度过大，也会给质量控制工作带来一定的困难。所以在封焊过程当中，要将短弧焊接的同时朝上方斜拉，在接合处应用快速地移动，避免熔池温度过高的问题，防止不锈钢背面温度过高出现氧化，同时对于焊接过程当中所出现的一切质量问题进行查验，提高热控制力度，同时充氩的方式可以有效避免不锈钢背面出现的过度氧化问题。1.2打磨和组对。在封焊操作完毕后，保证将其焊道冷却到室温水平，之后就可以应用不锈钢材料切割砂轮来将外侧多余的衬管切除，但是该切割操作也要严格控制温度，如果钢管发红，则要立即停止切割加工，在其冷却到室内温度时方可继续加工。在切割完毕后，就可以进行找平加工，将坡口打磨平整，但是在这个过程当中，要保证不要进行过多的打磨，仅仅需要将内衬管磨出相应的坡度。在开始组对之前，将两个管的端口进行封堵，这样可以结合实际需要应用水溶纸或其他材料，封堵位置可以位管口的6cm处，在全面完成封堵后就可以进行组对加工，可以在组对过程当中，留有3mm的间隙，应用定位焊来进行组对，之后组对完毕后，就可以应用胶带来在其内部充氩，2分钟后就可以在焊缝上拉开一个0.5cm的小孔排气，以20L/min的速度向其中充氩20小时后即可完成。

2双金属复合管焊接施工工艺

2.1根焊加工。在充氩和置换气体这道工序全部完成后，其内部的氩气就是饱和状态，这样就可以进行根部焊道的焊接工作，但是在焊接开始前，也要将钨极进行打磨，达到尖锐状态，之后进行仰焊，和钨极有90度的角度，之后以70度的角度进行立焊、平焊。在引燃电弧后，就迅速将其向根部压，以短弧的方式来开展操作，应用小点状快速向其中送焊丝，但是在速度上，要保证高于普通不锈钢的焊接，可以稍微摆动钨极，来维持熔池的平滑性。在起弧部位如果出现了粘走不动的情况，就可以提高焊接速度，对于熔池温度进行控制，因为在温度过高的情况下，焊接难度很大。在送进焊丝时，也要保证其处于氩气气体的范围内，可以得到有效保护，如果焊丝出现了过高的温度而导致的氧化情况，就会给焊接工作带来很大的影响。在由仰焊转向立焊的过程当中，要适当放慢焊接速度，同时也要保证送焊丝，可以结合加工中的情况来应用小点状高速度送丝，将焊丝送到熔涌池前的大概1/2处就可以取出，离开熔池时，保证焊丝可以仍然在氩气的保护范围内，同时取出速度如果不足，就会出现焊丝末端出现焊丝瘤，给下一次送丝造成影响，同时也会出现焊缝夹钨发夹中。在焊接当中，也要严格控制焊接温度，如果其温度过高会出现氧化问题，变成黑色，同时在氧化后，焊缝的抗腐蚀能力会受到影响，这个问题应用当前的检测手段也无法检出。2.2过渡焊。过渡焊这道工序在根焊道焊后，在这些工序完成后，其温度下降到100度以下，并且在完成清槽后才能进行施工。但是在开始过渡焊之前，也要最大程度上保证内部氩气的压力，保证其不会在背面焊道出现氧化问题。在过渡焊过程当中，在要应用较小的焊接热输入来开展施工，但是要保证焊接速度，同时其金属厚度也可以适当放薄，和其他工序相同，在出现温度过高的情况时，可以适当停止焊接，温度冷却到室温时方可继续施工，如果在焊缝的外观呈银色，则可以停止施工，加工完毕。2.3填充焊。第一遍填充时，仍应保持管内充氩，从6点钟位置引燃电弧形成熔池后采用反月牙的运条方法快速薄层的进行焊接，焊条倾角保持在80°左右。注意控制熔池温度，减少高温滞留时间，防止根焊背面氧化，坡口两侧熔合好后立即快速运条前进。后面的填充焊道应在前一层焊道清理干净后进行焊接时同样要注意控制熔池的温度，尽量减小热输入。焊接过程中保持短弧操作保留原始坡口的边缘，采用反之字型运条。焊接完成的焊道应为凹形焊道。2.4盖面焊。用钢丝刷清理干净上一层的熔渣，待焊道表面温度降至100C以下时开始焊接，从仰焊位置引燃电弧形成熔池后采用之字型运条方法焊接，坡口每侧应熔合0.5~Imm,以确保盖面焊缝的宽度。更换焊条时要快，在前面10mm处引燃电弧快速拉至接头处，将接头收弧处填满后进行正常焊接。2.5焊后检验及返修。焊接完成之后对焊缝的表面进行外观检查，外观检查合格后进行无损检测。双金属复合管管道环向焊缝均应进行超声波检测和射线检测，射线检测和超声波检测达到II级为合格。双金属复合管内衬不锈钢焊接不合格时，不允许返修，应将焊口切除重新焊接焊。基层钢管焊接不合格时，可以返修一次，若返修不合格，应切除重新焊接。返修后的焊缝仍按照原检验标准进行检验。双金属复合管自1991年首次应用于油气田以来，经过20余年的应用和研究，在油气工业的石油产品输送、炼化行业应用逐渐推广，并获得了较好的评价。鉴于国内双金属复合管研究和应用较晚，应吸取国外的研究和应用经验，进一步开展复合管的复合工艺和焊接工艺研究。

3结语

经过前文分析和总结我们不难发现，双金属复合管道的焊接应用的是镍基焊丝来进行的，其表面有着很好的成形性能，同时也可以在很大程度上保证其焊接质量和耐腐蚀性，在操作合理的情况下，有着较高的无损检测一次合格率，其可以让不锈钢复合管道焊接当中存在的很多问题得到解决。但是在焊接施工当中，工作人员要严格结合相关的质量标准来开展操作，对于层间温度给予足够的重视。结合实际情况可以应用多薄层焊接，这样可以有效避免出现热裂纹，保证其有足够的抗腐蚀能力。但是在焊接过程当中，也要我们对于焊渣问题有足够重视，发现问题及时处理，这样才能在最大程度上保证焊接质量。

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作者:王文安 单位:哈尔滨技师学院