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摘 要:系统论述内衬不锈钢复合钢管的特点、焊接过程性能分析及焊材选用,并结合施工实际确定最优焊接施工方法,保证了焊接质量,同时为以后不锈钢衬里管的焊接提供了施工经验.

关 键 词:内衬不锈钢复合钢管;焊接方法

一、内衬不锈钢复合钢管的定义

内衬不锈钢复合钢管(304+Q235B)是一种新兴的复合管材,具有耐腐蚀、耐高温、高延伸性、高强度等特点,被广泛应用于新建和扩建石化装置的工艺管线中.这种管材最大的使用问题是:基层和复合层的完全熔焊问题.

二、内衬不锈钢复合钢管焊接的特点

1、对内衬不锈钢复合钢管进行焊接,焊接之前要采用机械方式和有机溶剂,然后用溶剂清除焊接缝表面和坡口两边大于20毫米的油污、金属屑以及氧化膜等杂物.同时,焊条要采用E309(A302)不锈钢焊条;

2、内衬不锈钢复合管的焊接方法和焊接程序非常独特.在焊接方法方面,一般推荐采用手工电弧焊,对要求较高的焊缝可以采用钨极氩弧焊,采用这种焊接方法的焊条一般采用A302的焊丝.内衬不锈钢复合管的焊接要求非常严格.

3、在复合钢管焊接的过程中应该尽可能与复合管材的表面保持光滑.焊接到钢管的过渡层时,要在保证焊接情况良好的前提下,尽可能较少基材金属的溶入量.此时要采用直径较小的焊条,对接焊缝的高度不应该大于1.5毫米.

4、内衬不锈钢复合钢管安装后气密性检验后,必须用窥探镜录像检验,成像后交给用户.

三、焊材的选用

1、封焊层的焊接法的焊材选用

内衬不锈钢复合钢管的复合层和基层之间没有熔焊在一起,所以在组对焊接前必须进行封焊,根据不锈钢的焊接特点.在焊接过程中当热输入较大,冷却较慢时,易产生热裂纹、变形等缺陷.而GTAW焊的热输入较小.且氩气流除可以保护高温金属外,还具有一定的冷却作用,能提高焊缝抗裂能力.同时钨极电弧稳定.即在很小的焊接电流下仍可稳定燃烧,特别适用于薄壁管的焊接.因此封焊层采用GTAW焊接.钨极直径根据管壁厚选择,管壁越厚所需焊接电流越大,即钨极直径越大.因衬管壁厚为1.5~2mm(衬管厚度),因此,采用2.5mm的WCe-20钨极.喷嘴直径为10mm.


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2、打底焊层的焊接法的焊材选用

内衬不锈钢复合钢管打底层的焊接方法与封接层的相同,即采用GTAW焊.THT-309LSi(H03Cr24Ni13Sil)焊丝熔敷金属的化学成分与304不锈钢的最为接近,符合不锈钢焊接选用焊材的基本原则.因此采用2.5mlTl的THT-309LSi(H03Cr24Ni13Sil)焊丝.

3、过渡层的焊接法的焊材选用

内衬不锈钢复合钢管过渡层的熔融金属成分复杂,为了使金属成分的梯度不至于过大,因此,采用热输入稍大的SMAW焊.过渡层焊接的焊条宜选择工艺性能较好的酸性焊条E4303,2.5mm.

4、填充层和盖面层的焊接法的焊材选用

内衬不锈钢复合钢管基层为Q235B,因此采用SMAW的方法,焊条选择3.2mm的THA302最为合适,既可以保证焊缝金属的强度,还可以保证其塑韧性.

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四、内衬不锈钢复合钢管的焊接施工方法

1、焊前准备

焊接前将接触层的油漆、污垢及氧化层等清理干净,以免焊接过程中杂质受热会分解成H2O和CO2.


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焊前

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还要对基层和复合层进行预热.预热采用电加热方法,以对口中心线为基准,两侧不小于壁厚3倍,且不小于50mm,并防止过热.

2、焊接过程

先焊复合层,后焊基层,流程:封焊层――打底焊――过渡层――填充层――盖面层.

1)管子对焊组对时,其内壁应齐平,内壁错边量不宜超过管壁厚度的10%,且应≤2mm.

2)焊接时,应尽量采用多层焊,各焊层焊道的接头应尽量错开,焊道不宜太宽太厚.

3)点固焊时管内必须充氩,以保证点固焊焊缝质量.打底焊时,仰焊位置采用内填丝,立焊、平焊位置采用外填丝法进行焊接.

4)应在坡口内引弧,禁止在非焊接部位引弧,接弧处应保证焊透与熔合,熄弧时应填满弧坑,焊接即将结束时,应减小氩气流量,防止气压过大使焊缝产生凹陷.

5)焊丝不能与钨级接触或直接深入电弧的弧柱区,防止破坏电弧的稳定和产生夹钨缺陷,焊丝端部不得退出保护区,防止焊丝氧化.

6)道间温度应控制在150℃以下,施工中采用焊缝两侧水冷的冷却方法,即将湿毛巾裹在距焊缝80mm以外的两侧钢管上,使焊缝尽快降到150℃以下.

3、焊后清洁和处理

焊后应仔细清理焊件表面的焊渣、焊瘤飞溅物及其他污物,必要时应对焊缝进行局部修整.焊接后,应进行后热处理消除残余应力,焊后处理需按照设计要求进行,局部热处理时,宜采用电加热法.基层的焊后处理应按基层材质要求选择热处理温度,其他参数按不锈钢内衬管总厚度(7±1.5)mm进行计算.

参考文献

[1]周新新《焊接技术》化学工业出版社2012.9

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