内外环氧复合钢管双金属焊接技术

内外环氧复合钢管双金属焊接技术
摘要：本文对内外环氧复合钢管双金属焊接技术进行了阐述。

该技术是指在
钢管两头采用特种焊接预制技术，使碳钢和不锈钢有效的结合在一起（见图1），避免了钢管在焊接施工时对内外环氧层的破坏，是目前内外环氧复合钢管焊接连
接的最佳连接方案。

关键词：内外环氧复合钢管双金属焊接
1前言
内外环氧复合钢管，是近年来新兴的管道施工管材，它既具有钢管的高机械
强度、耐压、耐热的优点，又具有抗腐蚀、不结垢等优势，不存在老化、脆化等
问题，且水阻力小、美观、性价比高，是大型输水工程的首选。

内外环氧复合钢管的连接方式有很多，可采用直接对焊，也可采用法兰、沟
槽连接，但是采用这些连接方式，都或多或少的存在憋端。

直接对焊，由于焊接
温度高，会对环氧涂层造成破坏，内壁涂层修复困难，影响其抗腐蚀性能；法兰、沟槽连接的管道，在温差变化较大时或工作一段时间后，都会导致法兰、沟槽连
接松动，导致流体泄漏。

而内外环氧复合钢管的双金属焊接技术，作为一种新的
连接方式，很好的解决了上述问题。

内外环氧复合钢管采用双金属焊接可以减少管道与管道之间的连接件，直接
采用双金属焊接对焊连接即可，省时省力、方便快捷。

且双金属焊接连接不会破
坏内外壁涂层，对卫生、环保有要求的管道，可以保证管道的性能不会破坏或降低。

1外环氧涂层 2内环氧涂层 3不锈钢短头 4碳钢管（基管）
图1内外环氧复合钢管端口示意图
2内外环氧复合钢管双金属焊接技术简介
2.1技术原理
内外环氧复合钢管采用双金属焊接连接（见图2），其原理是在环氧涂塑之前，基管端口内壁衬上宽度为50~100mm长的不锈钢短头，管道焊接时以氩弧焊打底，电焊盖面的管道连接技术。

该技术在基管端口处采用不锈钢衬板，利用不锈钢的耐腐蚀性和焊接的洁净性，解决内外环氧复合钢管焊接后无法进行焊口处内防腐问题。

图2 内外环氧复合钢管双金属焊接剖面图
2.2适用范围
内外环氧复合钢管具有优秀的耐化学腐蚀，解决了因输水，埋地和酸、碱、盐等对金属管道的腐蚀，大大提高了管道的使用寿命，同时，其综合维修费用仅为使用普通镀锌钢管的1/6。

该技术适用于给排水、消防、工业循环水、空调、纯净水等管道系统中的DN15～DN300，工作压力不大于2.5MPa，工作温度-30℃～200℃的低压流体输送管道的工程施工。

3技术要点
3.1工艺流程
3.2管线深化设计
由于内外环氧复合钢管是在环氧管厂家制作的，每根内外环氧复合钢管的长度需要在预制前进行计算，故需要对施工蓝图进行深化设计。

根据环氧管厂家提供的基管长度，运用BIM计算将整个系统进行深化设计。

所有长度小于该基管长度的管材在图纸上单独编号，要求厂家严格按照深化图纸中的标注尺寸进行预制并按照编号进行标记，入场后以便核查。

管线的深化设计要符合规范和标准要求，并预留保温、支吊架、支座间隙。

3.3内外环氧复合钢管管材、管件预制
内外环氧复合钢管管材、管件是以碳钢管为基材，在基管环氧前，需要提前在管道连接口处焊接一段宽度约为50~100mm的不锈钢短头作为衬里，内衬不锈钢约凸出基管管口1~2mm。

然后进行基管内、外壁的涂塑加工，基管内两端预留30~50mm的不锈钢不涂环氧，基管外两端根据管道大小预留20~40mm的管口间距不涂环氧，留待焊接作业完成后进行修补。

不同规格的内外环氧复合钢管道，其涂层厚度及端口预留的焊接长度如表1所示：
表1 内外环氧复合钢管涂层厚度及端口预留焊接长度对照表
序号
公
称直径
（DN）
内面
涂层
（mm）
1
15~
65
＞
0.3
2
80~
500
＞
0.35
3
＞
600
＞
0.4
内外环氧复合钢管管材、管件的不锈钢短头和涂塑环氧均由专业环氧厂家预制，其颜色根据业主的要求来定制。

3.4内外环氧复合钢管管材、管件检验
内外环氧复合钢管管材、管件到场后，需要对其进行材料入场检查，检测项目如表2所示。

环氧树脂的颜色与业主的要求一致，管件外观应光滑平整，内壁无杂质、划痕、干纱、褶皱，断面平整、光滑无毛刺。

管件两端预留的不涂环氧的部分要求齐平。

管件两端预留部分要求符合施工要求，用精度符合规定极限偏差要求的通用量具进行尺寸检验。

表2 材料入场检查
专业工
程师
3
3.5不锈钢衬板焊接施工
内外环氧复合钢管在管道吊装就位对好焊口后，首先使用不锈钢焊丝进行氩弧焊（GTAW）打底焊接操作。

其焊接工艺参数如表4所示。

表4 不锈钢焊接工艺参数表
序
号
类别名称
焊接参数
第一圈GTAW
1接头设计平口
2焊接电流范围120~130（A）
3电流极性直流正接
4电弧电压18V
5电极种类铈钨极
6电极尺寸φ2.4mm
7填充金属牌号TGF-309L
8填充金属直径φ2.4mm
9保护气体氩气
1
气体流量9~11 （L/min）0
背面气体流量2~4 （L/min）1
1
1
2
焊接速度8~10（cm/min）
1
3
线能量12.2~17.6KJ/cm
不锈钢氩弧焊焊接时，应穿戴好劳保用品，准备好面罩；焊机应可靠接地，
焊枪电缆线应绝缘可靠；焊工接触明弧焊时，目镜滤光要强，防止眼睛灼伤；焊
枪应在氩气停止送气后在离开焊缝。

不锈钢氩弧焊焊接时，需要摆动焊，摆动参数为1~3倍焊条直径，焊接时根
部必须焊透，否则在正式焊接过程中，应磨掉再焊，以确保根部焊透。

3.6碳钢管焊接施工
不锈钢衬里焊接完成后，再用氩弧焊打一圈底，然后外层进行电弧焊（SMAW）盖面操作，需要盖两次面。

碳钢管焊接作业的焊接工艺参数如表5所示。

表5碳钢管焊接工艺参数表
序号
类别
名称
焊接参数
第一圈
GTAW
第二圈
SMAW
第三圈
SMAW
1
接头
设计
平口V形坡口V形坡口
2
焊接
电流范围
120~130
（A）
110~130
（A）
110~130
（A）
3
电流
极性
直流正接直流反接直流反接
4
电弧
电压
18V23V23V
5
电极
种类
铈钨极//
6
电极
尺寸
φ2.4mm//
7
填充
金属牌号
TGF-309L J427J427
8
填充
金属直径
φ2.4mmφ3.2mmφ3.2mm
9
保护
气体
氩气//
1 0
气体
流量
9~11
（L/min）
//
1 1
背面
气体流量
2~4
（L/min）
//
1 2
焊接
速度
7~9
（cm/min）
10~12
（cm/min）
10~12
（cm/min）
1 3
线能
量
13.6~20.1K
J/cm
12.1~17.9K
J/cm
12.1~17.9K
J/cm
碳钢管手工电弧焊焊接前，应检查焊工合格证有效期限、现场供电是否符合焊接用电要求。

碳钢管手工电弧焊焊接时，需要摆动焊，摆动参数为1~3倍焊条直径，要求等速焊接，保证焊缝厚度宽度一致，从面罩内看熔池中铁水与焊渣保持等距离（2~3mm）为宜。

每条焊缝焊到末尾，应将焊坑填满后，往焊接方向相反的方向带弧，使弧坑甩在焊道里边，以防弧坑咬肉。

焊接完毕，应采用气割切除弧板，并修磨平整，不许用锤击落。

3.7焊缝检测
焊接完成，进行焊接质量检查，分为外观检测和无损检测。

3.7.1外观检测
施焊后的焊缝，应清除熔渣、飞溅物等杂物，焊缝表面不得有裂纹、未熔合、咬边、焊瘤、气孔和夹渣等缺陷。

焊缝外观检验不合格的焊缝应及时进行补修，
补修完毕经外观检验合格后申报监理协调进行焊缝无损检测。

3.7.2无损检测
内外环氧复合钢管焊缝需要进行焊缝无损检测，主要采用A型脉冲反射式超
声波探伤仪进行超声检测，管道焊缝无损检测的检验比例按照规范要求，焊缝检
查等级为IV级，无损检测比例为≥5%。

超声检测前，应保证焊口处的飞溅和污
物已清除，其表面粗糙度符合检测要求。

当焊缝局部检验或抽样检验发现有不合格时，应在该焊工所焊的同一检验批
中采用原规定的检验方法做扩大检验。

对焊缝无损检测时发现的不允许缺陷，应消除后进行补焊，并应对补焊处采
用原规定的方法进行检验，直至合格。

3.8焊后外壁环氧修复
在无损检测和试压冲洗合格后，需要对内外环氧复合钢管的焊缝进行外壁环
氧修复工作，使用的材料是环氧树脂修补液，可以人工直接修补。

工程完成后，要对修补的焊口进行抽检，使用漆膜测厚仪进行检查，要求满
足表5.2.2-1中外壁涂层的厚度要求。

4结语
双金属焊接技术能够满足内外环氧复合钢管安装的质量保证和性能要求，从
经济社会效益角度出发，能够满足当前绿色施工的要求。

尤其是在当今节约型社
会的大背景下，该技术在给排水、消防、工业循环水、空调、纯净水等低压流体
输送管道工程中具有广泛的推广应用前景。

参考文献
[1] GB50236-2011 现场设备、工业管道焊接工程施工规范
[2] GB50184-2011 工业金属管道工程施工质量验收规范。