双金属复合管焊接技术探讨

２ 焊 接 技 术 分 析 与探 讨
２ ． １ 焊 接 原 则
１ 双 金 属 复 合 管 简 介
１ ． １ 产 品 结 构 特 点 与 分 类
复合板 （ 管） 一般 焊接顺 序 如 图 ２所示 。对 于 复 合 板 ，一 般 采 取先 焊 接 基层 ，再 焊接 过 渡层 ，
双 金属 复合 管是 由外 碳 钢材料 （ 基层） 和 内抗 腐 蚀合 金钢材料 （ 衬层 ，厚 度一般 为 ２ ～ ３ ａ ｒ ｍ） 按 机 械 或冶 金 的方式 复 合而 成 ，它结 合 了外碳 钢 高强
基 层
防腐
图 １ 双 金 属 复 合 管 构 造 示 意 图
～ 一 ～ 一 一 一 一 一 一
Ｚ Ｈ Ａ Ｏ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ， Ｐ Ｅ Ｎ Ｇ Ｑ ｉ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ ， ＭＡ Ｈｏ ｎ ｇ ｗ ｅ ｉ ， Ｌ Ｕ Ｘ ｉ ｎ ｙ ｕ ， Ｃ Ａ Ｏ Ｊ ｕ ｎ
（ Ｏ ｆ ｆ ｓ ｈ ｏ ｒ ｅ Ｏ ｉ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ４ ５ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
的产 品主要 为机械 结合 ，未达 到冶 金结 合 ．基层
和 衬层 问会 有一定 的缝 隙 。其特殊 的结 构形 式导
金 等 耐蚀 合 金 的复 合 管 。这 种特 殊 的 结构 形式 ， 使 得其兼 顾碳 钢 的耐压性 和不 锈钢 的耐蚀 性 ，并 且有相对 不锈 钢价格 低廉 的特 点 。其 突 出 的性 价 比和耐 蚀性 能 ，使 得其 在石 油及天 然气 工业 、化
陷形 成 焊瘤 、背 面氧化 成 形不 良、焊缝 周 围碳 原 子迁 移影 响 防腐 效果 等 焊接 缺 陷 ．结合 双金 属 复合 管 的 结构特 点及 国 内外 焊接技 术应 用现状 ，分析 了双金 属 复 合 管的 焊接 原 则 、管端设 计 、 焊接 方 法 、焊接 材料 选取 、坡 口设 计 以及 工 艺控 制要 点 ，并对 其 焊接 相 关技 术发 展 趋 势进 行 了 探 讨 。 最后 指 出双金 属 复合 管在 进一 步发 展其 高效焊接 及检 测技 术的 同时 ，应 建立 适 合 于双 金 属复 合 管结构特 点的 耐蚀性 能评 价体 系 关键 词 ：双金属 复合 管 ；机械 结合 ；焊接技 术 ：高效焊接 ：耐蚀性能
度 和 内合金 钢抗腐蚀 的优点 ，其 构造如 图 １ 所示。
抗腐蚀性合金钢 （ Ｃ Ｒ Ａ ） ｌ 碳钢
最 后 焊 接衬 层 （ Ｃ Ｒ Ａ） 的原 则 ，这 种 焊 接顺 序 （ 如 图２ （ ａ ） 所示 ） 有 利 于衬 层散 热 ，避 免 层 间温度 过 高 导致 衬层 耐蚀性 能 降低 。然而 对于复 合管 ，由 于受空间的限制 ，只能采取先焊衬层 （ Ｃ Ｒ Ａ ） ，再焊 过渡层 ．最后焊基层的焊接顺序 ，且在衬层焊前预 先进 行 管端 预处 理 ，这 种 焊接顺 序 （ 如图２ （ ｂ ） 所 示） 的缺点是衬层散热不如前者。为保证接头 的强度 和耐 蚀性 ， 必须 制定合 理 的焊接 工艺 。
复合 管 内衬 管 制造标 准有 ：Ａ Ｐ Ｉ ５ Ｌ Ｃ （ （ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｆ —
ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｒ ｆ Ｃ Ｒ Ａ Ｌ ｉ ｎ ｅ Ｐ ｉ ｐ ｅ ｝ 。
管 焊 接 技 术 ，以供 广 大施 工 监 理 行 业Hale Waihona Puke Baidu的 同行 参
考 、借鉴 。
中图分 类号 ： Ｔ Ｇ ４ ４ ４
文献标 志码 ： Ｂ
文章编 号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ３ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ６ ０ — ０ ４
Ｄｉ ｓ ｃ ｕｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ Ｄｕ ｐｌ ｅ ｘ Ｍｅ ｔ ａ ｌ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｔｕ ｂｅ Ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎｇ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｉ ｑ ｕｅ
赵晨 光 等 ：双 金 属 复 合 管 焊接 技 术 探 讨
推 广应 用 的关键 ［ ２ ］ 。 笔 者 根据 双金 属复 合管 材料 的焊 接特 点 ，并 结 合 国 内外成 功应 用 的实例 ，来 探讨 双 金属 复合
（ Ｓ ｅ ａ ｍ ｌ ｅ ｓ ｓ ｏ ｒ Ｓ ｕ ｂ ｍｅ ｒ ｇ ｅ ｄ Ａ Ｒ Ｃ Ｗｅ ｌ ｄ ｅ ｄ Ｐ ｉ ｐ ｅ ） ｝ 。
学 工程 等行业 具有 广泛 的应用 前景 。
致焊接时易产生层间未熔合或夹渣 、主要合金元 素 烧 损 、熔 池 金属塌 陷形成 焊瘤 、背 面氧 化成 形 不 良、焊缝 周 围碳原 子迁移 影 响防腐 效果 等焊 接缺
陷 ］ ，并 且 与耐蚀 合 金相 似 ，复合管 的焊接 效 率
较 低 。 因此 ，解决 复合 管 的焊接难 题是 其 大规模
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一一
０ 前 言
双 金属 复合管 是 以碳 素钢 管或合 金 钢管 为基
管 ，在其 内表 面覆衬 一定 厚度 的不锈 钢 、镍基 合 但是 该类 材料 焊接 时 ，工 艺参数 和 现场 措施 对 焊接 接头 的组织 和性 能有很 大影 响 。 由于 国内
双金属复合 管焊接技术探讨
赵 晨 光 ， 彭清 华 ，马 宏伟 ，鲁 欣 豫 ，曹 军
（ 海洋石 油工 程股 份有 限公 司 。 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ２ ）
曲 一 一 一 ～ ～ 一 ～ 一 ． ～ 一 ～ 一 一 ． ～ 一 一
摘 要 ：针对 双金 属 复合 管焊接 时 易产 生层 间 未熔合 或 夹渣 、主要 合金 元素 烧损 、熔池 金属 塌