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1、316L + 20G 不锈钢复合管焊接技术四川石油天然气建设工程有限责任公司 杨胜金 肖国资摘要 系统论述了不锈俐复合管的焊接工艺特点、性能并结合生产实际确定了焊接工艺参叙总结了复合管焊接技术对新材料的应用新技术和新工艺的推广,起到了积极的作用。前言 牙哈集中处理站位于新疆库车县境内,其主要任务是对凝析油进行油气分离和分馏,凝析汕来自于处理站附近的齐采气井场。由子从井口采集的凝析油存在大量腐蚀介质腐蚀严重其含最为1 巧侧刃喇L 、l 司时,管道设计压力为3O 质属优质低碳钢,是压力容器和压力管道的常用钢MPa ,属高压管道。我公司本次施L 的目的是对2 仪应材只有较高的强度和良好的塑韧性焊接性
2、很好。年投人运行的井口附近破锅管道进行改造因为旧的墓材厚度一般较大其土要作川是承受介质压力。碳俐管道由于受到严欢腐蚀已有多个井口管道发生复合层为316L 奥氏体不锈俐,316L 等同于泄泥,存在极大安全隐患二为了在保证管道运行安全(x ) ( : r 17Nil4 叫沁2 是 种超低碳不锈钢其有优异的耐蚀的前提下节约投资,设计采用了不锈钢复合管道,其基性。复合层厚度般较小从而将生产成本控倒到最材采用么兀材质,复合层采用:5 旧厚的3 . 61 不锈低引61 不锈钢化学成分见表。钥材质。山于受生产工艺和技术的限制目前网产的复合这次改造工程共有不锈钢复合管6 肠左右,我公俐竹还不能象复合板材一样,
3、荃层和复合层完全熔钾司首次焊接不锈钢复合管道,没有相关经脸可价鉴。在一起。复合管的基层和复合层实际卜只是通过内挤并且,此I 程竣l 后将紧接着对所有井U 全集中处理外压达到紧密接触,由于接触面有空气水分和油污等站的所有峨钢管道进行更换大约聪km 的不锈钢复介杂质,给焊接造成r 难崖衰,别BL 不悦钥的化攀成分t 卜C 与场1 PS 民1 QM , , 0 仍城的2 . co 0 以5 0 咤珊2 仍一15 , co . 6 . 00 一8 仍2 伪一3 旧簇护溉 月沁(I ) 2 坡口设计、加工及姐对坡n 设计婀尺寸设计和繁翌见图图!坡口设汁栩2 . 2 坡11 加工坡11 采用坡11 机或车
4、床进行加I 二封烬前用角向砂轮机(不锈钢专用砂轮片)进行除锈加工时应注息不要伤及复合层。在正式组灼前用角向砂轮机对复合层进行整形打磨,并除去管端的恢锈油污和水分。管端内壁用内磨机打磨平傲林出金属光泽,加工觅不宜过大。2 . 3 坡n 组对组对应在坡目加工及坡n 清理干净后进行组对应符合相关标准的要求,组对前先将背面气体保护装l 装入坡u 内, 端用铁丝拴牢后以便焊接后拉出管外。组对完毕后用连接块进行点焊固定,周定两个点分别为12 点位和3 点位,连接块材质应和攀层材质一样为加G 然后用透明胶将坡口密封,山于权气气密度比空气大,所以应在12 点位开一小孔以便管内空3 烽接工艺奋胜3 , 1 娜接
5、力法由于不锈钥导热系数小,且焊接时高温停留时间不宜太长所以样接复合层时应选择热输人t 小的焊接方法L 同时由于复合什的娜接顺序为先捍复合层,后焊基层所以,复合层的焊接质最是整个焊接过程中鼓为或要的,故应考虑采用加接质母离的焊接方法:于工钨极氛弧焊具有以上特点,是复合骨复合层最为理想的焊接方法。由于复合层和茱层之间没有熔焊在一起,所以在组对前必须肖先进行封焊,封禅应选用热输入且小的焊接方法,所以对于封焊我们仍然采用手工钨极氢弧娜对于过波层其熔级金属成分十分复杂为了使合金浓度梯度不致于太大应选禅热输人梢嫩大些的焊接方法,所以,找们选择焊条电弧焊进行焊接。由于基层材质为刀贾二,是一种常见的材质焊接工
6、艺也十分成熟所以对f 幕层的焊接,仍然采用烬条电弧烬,以提高焊接施工效率。3 . 2 焊才度材料的选用3 . 2 . ,封焊层和打底焊层焊丝的选用由于复合层和基层之间没有熔娜在一起,所以在组对前必须首先进行封焊由于复合层厚度只有1 . 5 ? 所以封样层选用ER3161 . (城刃(: rIgNilZM )协1 . 2 不锈钥焊丝。不锈钢娜接选用焊材的基本原则是与母材化学成密度比空气大所以应在12 点位开一小孔以便借内空气排出。将背面保护气打开进行氛夕置换,置换进行10 丽。后,用测氧仪枪测保护气体纯度,当氧含且低于150 、10 一”时,即可开始焊接。叔气内保护装里及充氮方法见图2 。, 胶
7、次不锈钢娜接选用娜材的基本原则是与母材化学成分相匹配,所以这种焊丝化学成分和316 :不锈钢最为接近其熔徽金属化学成分见表2 。打底焊道,同样采用E 旧16 :焊理直径2 . 0 . ,可以提高娜接效率3 . 2 . 2 过渡层选用用2 氛气内保护簇,州衰2 过渡层的熔傲金属由于存在合金被稀释的问题,为保证过渡层中铬锌介金的比例过波层焊接材料的格镍含峨应比毋材偏高。所以我们选用曰09 一15 ( 307 )娜条,Jt 熔徽盗属化学成分见表3 。为保证打底焊层不被烧穿,选用价2 . 5 娜条进行过 日口16L 幼t 月化学成分 、!C SM 幻ps 民iCr 肠, 0 仍城O 幻00 一2 见0
8、 . 0 犯哎0 倪幻 oo , 14 的吕m 笛m 2 仍3 , oo 渡层的焊接。3 . 2 . 3 填充,盖面层烬条的选用由于基层材质为加G ,所以选样以315 ( J427 )低氧创焊条最为合适,可以保证焊缝金属的强度和得到很 60 锌接么润眨(l ) 好的扭韧性“盖面层采用价4 . 0 ,、的焊条可提高焊接面无金属光泽毅色呈灰色或燕色,说明氮气纯度不效率r 所有焊条在使用前应按说明书进行烘烤并做够,应及时更换到妥善保管,随取随用。3 . 3 娜接参数3 . 2 . 4 祖气的使用娜孩l 艺参数见表4 。丧中的I x 卜表示钨极或焊妞气纯度不低f 卯,钓,如果焊接时发现焊道表条接负。衰
9、3 E3 习一15 绪兔t 目化学成分(% ) C 5 Mo rs 加IC ,姗 0 的:的:田一2 . 50 0 . 0 犯0 江犯14 田一16 加19 oo 一22 的2 . 00 一3 . co 衰4 海摇工艺教钾通焊接焊材舰格电湘气体流以护l (卜。、捍接电道电通电服灼接速度名称方法举号dlmm 极性正价!背向IIA v . , I ( ,二n 一”) 封焊层益孤姆阴” 2 兀一,一12 一用刀挑,105 ,民打屁娜层饭盆钾目U . 6 : 2 . 0 优一,, 1215 劝幼二oo ,一125 8 过渡层焊条电弧焊奋洲界一巧2 . 5 沉一12 ? . 5 习一7022 一游8 一
10、5 峨充从焊条电弧娜E 盯15 3 . 2 兀一12 一巧为叨22 一苗g 13 坡充层焊条电弧灼以315 , , 2 戊一一为一如22 一汤蕊一15 盆面层娜条电弧娜M315 40 袱一一叨,】 加刀 汾卜15 海件啼麟4 3I6L 即e 不扮钥妞合,焊接技术洲 ,封焊层的焊接封焊层的焊接是复合管焊接的关键工序是复合管焊接质盈的重要保证。由于复合管的革层和复合层实际上只是通过内挤外压达到紧密接触接触面存在空气,水分和油污等杂质。焊接时杂质受热会分解为水燕气和以入气体在熔池内产生大城气体严谊时发牛爆裂破坏熔池所以焊接之li 如屯仔细清理接触层,必耍时用丙用治洗坡日表面,焊接时,应之l 意观察熔
11、池如果发现熔池由甲考外冒气泡或是发,几姗裂时,应立即停止焊接将接头处打磨干净后重新开始焊接焊接时电流不宜过大,应控制在的人左右,以防止复合层被烧穿摆幅不立过大辉接速度应稍大点娜道不宜太厚太宽,以免增加坡口加I 址并给打底烨增加难度焊接完成后焊遭表面应呈银白、金黄或蓝色焊道成形均匀、美观J 4 . 2 打底层的焊接打底层辉接是复合竹灼接质从要求最高的工序,焊工必须共有过硬的技术水平和高度的责任感。如果打底层出现谭接问翅,返修时将会十分困难为了保证恨部质旦采用钨极权弧焊进行烬接炸接前将封焊层焊道打房平整:焊接顺序由下到J _ 对称焊接,注恋观察熔池成形和铁水是否到位并注意钝边是否被充全熔化。焊接电
12、流应合适,控制在阳、l 田以内,过小的电流容易造成未焊透,过大的电流容易造成根部内凹,在焊完段焊缝后用手电简观察根部焊道表面翻色,若呈灰色和照色说明根部保护不佳,J 趁检夜内保护器密封性能是否良好检测氧含址应不高于犯xlo ”。焊接时若风速超过4 耐。,应使用防风栩,以保证焊接质址J 4 . 3 过涎层的焊接过渡层是复含管熔彼金属合金成分址为复杂的焊层,如粱焊接参数选择不当,容肠适成熔敷金属合金浓度稀度过大,从而影响接头的防腐蚀性能。钾接时采用价2 . 5 on 钾条过小的焊接电流易造成层间未熔合及熔放金属合金浓度梯度较大,过大的电流易将恨部烧穿。淇充、翻面层采用焊条电弧焊4 . 4 层611
13、 溢度的控制山于不锈俐导热系数仅为碳俐的l 侈左右,几不锈用高翻付问过长时容易产生品间渗碳现象从面冲致品间腐蚀所以炸接时不但要采用小参教进行焊接,而且要将层间沮度拎制在沁T 以下。对十全不锈俐管,娜接万加场吸I ) 每燕焊缝完成后时可以用水直接冷却,但复合管如果苗必冷却会造成碳俐的悴硬当基层厚度较大而环境涅度又比较高时,如果直接空冷,既降低r 生产效率又使烨缝金属高温停留时间过长所以,采用焊缝两侧水冷的冷却方法。所谓两侧水冷法,就是将湿毛巾包盛在即焊缝的以外的两侧钢管上,并适当浇水将钾缝及热影响以沮度尽快降到犯弋以下。5 复合,主要爆接峡隋及防止措施5 . 1 根部未焊透和内I lI 根部未焊
14、透和内凹产生的主要原因是姐弧焊时禅工操作不当,焊接时应仔细观寮熔池形状,注意两侧钝边是否完全熔化,铁水是否到位。正常情况下这两种缺陷是不容易出现的,但是,如果坡口间隙过小或是钝边过大就容易造成未焊透 娜搜时如果产生磁偏吹,也容易造成单边未焊透和内凹。所以在焊接过程中,遇到上述两种悄况,就应立即停lf 焊接进行处理后再继续旅焊。5 , 2 过渡层气孔过渡层气孔是复合管常见缺陷产生的主要原因是过渡层焊接时,电弧将封焊层熔化,同时由于复合层和场层之间存在的杂l 在受热后分解,产生人址气休,不能及时逸出从i 赫形成气孔。过彼层气孔一般呈不规荆状,性尺寸较大,或是早连续分布状。穿或烧塌返修难度相当大。所
15、以,娜接时,应小心仔细,尽夙避免这两类缺陷的产牛。图3 未熔介缺陷图54Ja 充盖面层缺陷填充盖面层焊接是指对基层的焊接所以,城盖层的焊接缺陷通常有气孔和央渣5 . 5 复合管根部缺陷的返修方法对于根部缺陷,通常霜要将焊道磨穿才能彻底将缺陷清除T 净,而根部材质为不锈俐所以,返修时难度很大。由于焊道两端通常已连接了相当长的钢管,已不能进行报部氛气保护而只能用不锈钢焊条进行打底捍接。焊接前,将坡日加工成形,然后用似5 1 . 的曰16 一巧(尤犯7 )妞低碳不锈例焊条进行打底焊,打底娜完成后将焊道表面焊渣清娜净,然后用2 . 5 lI , ,的E 义旧一5 ( A 义刀)焊条进行过渡焊接,最后用
16、以3 巧(J427 )焊条进行填充和盖而返修烨工应选择技术全面、过硬、责任心强的焊1 二进行操作。为了姗免气孔的产生,首先注封层的质亘焊接过程中,如果感觉到熔池中有气泡胃出或是发生母裂,应立即停卜用砂轮机将接头打磨丁净后该新施焊焊接过渡层时,也应仔细现察熔池,若发现熔池中有人旦气泡冒出,一定不要以为布熔池运动就能将气体挤出,应立即停止娜接,此时通常会看到深度较人的员穿性气孔,将缺陷滴理干净后继续旅娜。S , 3 层间未熔合层间未熔合(图3 )的产生机理和过渡层气孔相似也是由十复合层哟层之间存在的杂质在受热后分解造成的,杂质分解产,4 的气体吸走了热母,并在瞬间形成气膜,熔他不能将上 层娜道表面
17、熔化从而分致层间未熔合,所以,层间未熔合一般存在于过波层,少部分存在于过波层与碳钢坡充层之I lu :面积较大呈不规则块状对于这种缺陷的防止措施,和过渡层气孔的力法 样以卜两种缺陷由于其深度接近于根部,返修时经常要将焊道磨穿才能将缺陷完全清理千净,即使不脚穿所剩焊道厚度也不大,返修焊时很容易将报部烧。,焊进,lJ 掉龟焊,需要琳加短截管。短截管的长度应大f ,刃块加短截管后,第一道挥口采用氛弧焊工艺娜接,第止二道焊门为固定门,固定n 的坡口加工应标准规范,以保证焊接质甘同时应考虑环境温斧而产生的热胀冷缩固定n 打底焊采用焊条电弧焊,即采用似5 . 1 橄心16 一15 ( A 加7 超低碳不锈钢焊条打底,由于焊接难度很大,所以焊工的技术水平至关重要6 结束语通过不断分析改进,理论结合实际,对于复合管的焊接取得r 很好的效果。现场焊接6 叨多道焊U , X 射线检侧一次合格率在肠以上保证了焊接质量同时为以后复合竹的炸接提供了实际指导经验t (收摘日期么义巧的岛乡作者简介:杨胜金1 % 3 年出生大矛本科,高饭工很师石油工程穿跨地专术全国五一旁动典章获得考主妥从挤油气。地面建设祛工与枝术研究开岌二
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