谈一谈双金属复合管焊接技术 发布时间：2023-12-29

今天给各位分享谈一谈双金属复合管焊接技术 发布时间：2023-12-29的知识，其中也会对也避免了直接在接头坡口处产生未熔合和焊接裂纹等缺陷进行解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，别忘了关注本站，现在开始吧！

本文导读目录：

1、双金属复合管焊接工艺探讨

2、水平固定复合管双金属环焊缝焊接工艺和应用研究

3、谈一谈双金属复合管焊接技术 发布时间：2023-12-29

　　[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。 　　【参考文献】 　　[1]刘东明,韩彬,李立英.双金属复合管焊接工艺研究[J].石油机械,2016,44(7):108-112. 　　[2]王新.双金属复合管焊接工艺研究与应用[J].电焊机,2011,41(7):71-73. 　　[3]张立君,张燕飞,郭崇晓.2205双相不锈钢双金属复合管焊接工艺研究[J].焊管,2009,32(4):30-34. 　　[4]王永芳,王戈,张燕飞,etal.铜钛双金属复合管的氩弧焊接工艺研究[J].热加工工艺,2011,40(21):147-150. 　　[5]王伟,栾陈杰,杨帆,etal.X70/316L双金属复合管全自动焊接工艺应用研究[J].金属加工：热加工,2015(18):48-49. 　　[6]杨玭，曹晶晶,袁鹏斌.316L/X65双金属复合管管端根焊工艺研究[J].焊管,2015,38(12):40-45. 　　作者:王文安 单位:哈尔滨技师学院　　油田单井油气输送用埋地钢质管道孔径较小（不大于φ114 mm），由于没有小孔径钢质管道焊口内防腐补口技术，一般不对管道内壁进行防腐处理，随着油田采出液腐蚀性的增加，管道内腐蚀日趋严重。以胜利油田为例：胜利油田现有单井管道6 000余条，总长超过10 000 km，由于输送介质的复杂性，油田单井、注水、集输管线的内壁腐蚀远远超过管道外壁的腐蚀，调查发现，油田单井、注水和集输管线腐蚀穿孔的部位70%～80%集中在焊口区域。油田管道寿命一般为2～3年，部分管道运行不到一年就发生穿孔现象。据统计，油田金属管道平均每10 km存在2.5处隐患，每年因腐蚀造成的管道维修、污染环境等经济损失超过2亿元，因重复建设造成的经济损失无法估量，这也是开采成本居高不下的原因之一。 　　双金属复合管和耐蚀合金预制内补口钢管凭借其优异的耐腐蚀性能和免补口特点，在油田中得到了广泛应用，特别是耐蚀合金预制内补口钢管的造价相对低廉，近年来在国内油田高腐蚀埋地管道中得到了较大面积的推广，取得了良好的效果。 　　耐蚀合金预制内补口钢管是一种在普通碳钢钢管管端内壁通过堆焊或堆焊+内衬预制一层耐蚀合金层，然后对钢管内壁进行防腐处理，在管道焊接连接后，通过耐蚀合金焊缝连接管道内防腐层形成连续有效的钢管。其管端结构相当于不锈钢内衬复合管，如图1所示。 　　图1 耐蚀合金预制内补口防腐钢管结构Fig.1 Structure of corrosion-resistant alloy prefabrication inner joint coating and corrosion-resistant steel pipe 　　由于油田埋地管道必须在地上焊接连接至几百米以上长度后再下沟连头，所以只能采用水平固定管管对接焊接。并且要求双金属焊缝不锈钢打底层中不得熔入碳钢成分、碳钢填充盖面层与打底焊层必须良好熔合等，这就需要技能较高的焊工才能完成。而国内高技能焊工较少，无法完成油田埋地管道巨大的工作量，这限制了不锈钢内衬复合管道和耐蚀合金预制内补口管道的推广应用。 　　因此，针对双金属复合管的焊接施工难题，从焊接材料、封焊方法、坡口形式、组对方式、焊接方法等因素出发，开发一种更简单可靠的焊接工艺，以降低焊接施工难度，提高焊缝质量，延长管道寿命，降低管道建设和运营综合成本，减少管道安全、环保风险，推动不锈钢双金属复合管道和耐蚀合金预制内补口管道的应用，具有重要意义。 　　1.1.1 外封焊对打底焊层质量的影响 　　复合管的内衬管与基管是机械结合，层间存在间隙，通常采用GB/985.4推荐的坡口形式和外封焊方法。其坡口形式、封焊位置和组对间隙如图2所示。焊接施工方案为不锈钢焊丝氩弧焊打底+309L氩弧焊过渡+J507焊条电弧焊填充盖面。 　　在复合管焊接中，打底焊层的焊接质量至关重要。传统的复合管焊接工艺采用管口间隙组对的方法，当采用焊条电弧焊时，容易造成内焊道焊瘤、夹渣、未熔透等缺陷；采用TIG焊时，会使外封焊层再次熔化，双金属夹层内的空气会因膨胀而逸出，极易造成熔合区焊缝一侧气孔的产生，严重时会穿透打底焊层，在输送液体导电介质时，引起双金属夹层电偶腐蚀现象而形成刺漏，如图3所示位置。 　　图2 内衬不锈钢复合管管管组对、对接封焊示意Fig.2 Schematic diagram for assembly and butt welding of lined stainless steel composite pipe 　　图3 复合管对接环焊缝内焊道刺漏截面照片Fig.3 Cross section photo of internal weld penetration of butt girth weld of composite pipe 　　1.1.2 内封焊V型坡口对打底焊层质量的影响 　　为避免外封焊复合管存在的双金属夹层内空气膨胀造成的熔合区焊缝一侧气孔的产生，耐蚀合金预制内补口钢管采用管端内堆焊方法，使基管与不锈钢层冶金结合，其结构如图4所示。 　　管端内堆焊复合管的焊接施工方案与机械复合管相同，一般采用不锈钢焊丝氩弧焊打底+309L氩弧焊过渡+J507焊条电弧焊填充盖面。采用手工氩弧焊打底焊接时，氩气电弧极易将坡口面的碳钢成分熔入打底焊层的内表面，由于双金属电位存在差异，同样存在输送液体导电介质时在焊缝碳钢处发生孔蚀的现象。 　　图4 内堆焊复合管管管组对、对接示意Fig.4 Schematic diagram of pipe assembly and butt joint of composite pipe with internal surfacing 　　双金属之间的过渡层是熔合耐蚀合金打底焊层、碳钢坡口面和碳钢填充焊层，起到双金属过渡作用的焊层，是影响复合管双金属焊缝质量的关键。由于耐蚀合金内层及不锈钢焊材在化学性能、物理性能等方面与碳钢及焊材存在较大差异，在双金属焊缝焊接过程中会出现许多难以解决的问题。其中碳迁移引起的熔合区脆化、双金属结晶裂纹、热应变引起的焊道裂纹等尤为明显，削弱了焊缝的力学性能和耐腐蚀性能，难以满足工程结构中的实际需要。 　　采用奥氏体不锈钢焊材在不锈钢打底焊层之上与低碳钢坡口面进行双金属过渡层焊接时，存在许多问题，主要表现在以下两个方面： 　　（1）钢的熔点在1 500℃左右，不锈钢焊材的熔点与之接近；低碳钢焊材的熔点约1 600℃。当采用奥氏体不锈钢焊材在不锈钢（309L）打底焊层之上进行双金属过渡焊接，且过渡焊层较厚时，由于焊材熔点的差异，309L过渡焊层表面熔化流平遮盖了底部两侧坡口面，致使碳钢坡口表面未达到熔化温度，出现了不锈钢过渡焊层与不锈钢打底焊层之间熔合良好，而与低碳钢坡口面虚焊的现象，如图5所示。 　　图5 309L过渡层与坡口面虚焊Fig.5 False welding of 309L transition layer and groove surface 　　（2）焊道或焊层之间，以及焊缝与母材之间的残余应力对焊缝的力学性能和耐腐蚀性能有害。在同种钢焊缝中，引起此应力原因是焊接热输入造成的应力分布不均匀，该现象可以通过焊后热处理来消除；在异种钢焊缝中，除了上述原因外，不同金属线膨胀系数的差异也会引起焊缝应力，焊后热处理只能使层间应力均匀分布，不能完全消除。 　　20℃时，20钢的线膨胀系数为12.78×10/℃，309L不锈钢焊材的线膨胀系数为15.85×10/℃，两者差异较大，焊层中势必存在较大的应力。S2209管端内堆焊复合管如图6所示，采用S2209打底，309L过渡和填充盖面的焊缝侧弯试件，其中S2209的线膨胀系数为13.70×10/℃，更接近于20钢。由图6可知，试件侧弯后内焊道有开裂现象，原因是线膨胀系数较大的309L过渡层在焊接过程中受热膨胀，导致线膨胀系数较小的S2209打底焊层与堆焊焊层之间开裂。 　　图6 堆焊层应力开裂Fig.6 Stress cracking of hardfacing layer 　　由于双金属复合管内、外层金属在化学成分、微观组织、物理性能等方面的差异，传统的对接焊接工艺存在工序复杂、现场操作难度大、施工成本高、焊工技能要求严的问题，容易造成成分偏析、耐蚀合金成分稀释、内焊道成形不良、虚焊、碳迁移和热输入引起的熔合区组织变化，以及层间熔合不良、基管成分熔入内焊道引起电化学腐蚀等结果。 　　焊接实践证明，如果没有高超的焊接技能，难以控制打底焊层不熔入碳钢成分以及保证309L过渡层与碳钢坡口面的良好熔合，不能保证双金属焊缝质量。因此，需要一种简单可靠的、低技能焊工即可轻易完成的复合管焊接施工工艺，以适应油田管道建设的需要。 　　2.1.1 焊接设备 　　采用逆变式直流脉冲焊接电源或自动焊机来完成水平固定复合管双金属环焊缝的焊接。 　　2.1.2 焊接方法 　　a.打底焊层——TIG不摆动脉冲无填充熔化焊。采用该方法的目的是：（1）无填充熔化焊可避免内焊层熔入碳钢成分，保证通过内焊层连接的耐蚀合金内衬层连续有效。（2）可在确保焊层熔透的前提下，采用脉冲电流打底焊防止热输入过大引起的仰焊位置焊缝内凹。 　　b.双金属过渡焊层——TIG无填充摆动熔化焊。为防止过渡层与两侧坡口面虚焊，本方案设计采用无填充氩弧摆动，将堆焊熔合区和坡口面的碳钢成分熔化在打底焊层之上，形成含有双金属成分的过渡层，以保证双金属焊层之间熔合良好。 　　c.填充盖面层——摆动焊。填充盖面焊层的焊接方法采用传统TIG摆动填丝焊或焊条电弧焊。 　　（1）应确保耐蚀合金熔化焊打底焊层不熔入坡口面碳钢成分。 　　（2）除适用于手工焊接外，还能适用于自动焊接。 　　（3）应能以较少的金属填充量完成双金属环焊缝的焊接。 　　3.2.1 U型坡口的适用性分析 　　如果将GB/T985.4推荐的U型坡口改为无间隙组对（见图7a），则存在如下问题： 　　图7 GB/T985.4推荐的坡口形式Fig.7 Groove type recommended in GB/T985.4 　　（1）能够实现熔化焊单面焊双面成型的需要，但无法避免碳钢熔入焊层。 　　（2）自动焊机垂直的钨针氩气电弧无法直接作用于碳钢坡口面，难以形成双金属过渡层。 　　3.2.2 V型坡口的适用性分析 　　如果将GB/T985.4推荐的V型坡口改为无间隙组对（见图7b），可以保证熔化焊打底焊层不熔入碳钢成分，但存在以下问题： 　　（1）钝边宽度较大，无法使坡口面根部熔化流平形成双金属过渡层。 　　（2）坡口面与钝边交界处的形状增加了焊前清理的难度。 　　3.2.3 结论 　　GB/T985.4推荐的复合钢坡口适用于间隙组对、填充金属打底焊接工艺，无法适用于复合管的自动或手工熔化焊打底、过渡的焊接工艺。所以，需要重新设计一种坡口形式，以符合设计思想的要求。 　　3.3.1 坡口形状和尺寸 　　对上述两种坡口进行了改进，以适应设计思想的要求，其形式和尺寸如图8所示。 　　图8 坡口形式和尺寸Fig.8 Groove type and size 　　3.3.2 坡口特点 　　（1）与推荐的V型坡口相比，减少了金属填充量（见图 7、图 8）。 　　（2）对管口内壁和坡口进行了机械加工，对接管口内径一致，保证了无间隙组对的精度；钝边厚度一致，为自动焊接提供了条件。 　　（3）钝边和圆弧过渡处由耐蚀合金构成，能够避免熔化焊打底焊层碳钢成分的熔入。 　　（4）坡口面的角度可使自动焊机的垂直钨针氩气电弧作用于坡口面，有利于通过熔化焊形成双金属过渡层。 　　（5）钝边与坡口面采用圆弧过渡，方便现场焊接前管口的清理。 　　3.4.1 复合管内封焊 　　选择φ76×7 mm 20钢基管，采用2209双相不锈钢堆焊+内衬的预制内补口方法制作管端复合管试件，如图9所示。 　　图9 耐蚀合金预制内补口钢管试件Fig.9 Corrosion resistant alloy prefabricate steel pipe with inner joint 　　试件中将外封焊改为内封焊是为了防止外封焊焊道在管口对接焊接时的二次熔化引起的双金属夹层中空气的膨胀逸出，从而引起熔合区气孔的产生。 　　封焊材料选择与碳钢基管线膨胀系数最接近的S2209双相不锈钢，避免因膨胀系数的差异引起较大的层间应力。 　　封焊层在靠近管端约15 mm宽度位置加厚，是为了参与熔焊的坡口钝边处不含有碳钢成分，防止耐蚀合金成分的稀释。 　　3.4.2 试件机械加工 　　根据上述设计，对封焊完成的钢管按设计要求进行机械加工，实物如图10所示。 　　图10 加工完成的管口Fig.10 Finished nozzle 　　φ76×7+2 mm复合管双金属焊缝的焊层设计如图11所示。 　　图11 焊层设计简图Fig.11 Welding layer design diagram 　　4.2.1 管口清理 　　采用钢丝刷清理坡口面，采用砂布轮将管口内、外约10 mm范围内清理干净，待焊接部位丙酮擦拭。 　　4.2.2 熔池背部保护 　　管口清理后组对前，在管口内壁约5 mm范围内按说明书均匀涂抹免充氩保护焊剂。然后将钝边处的多余部分擦拭干净。 　　4.2.3 管口组对 　　试件采用无间隙组对如图12所示。野外施工现场采用专用对口架组对，组对速度较传统方法快而准确。 　　图12 管口无间隙组对Fig.12 No gap assembly at nozzle 　　4.2.4 管口定位 　　采用无填丝氩弧熔化焊定位焊接方法，每段定位焊道的长度不小于15 mm，并均匀分布在圆周上且不少于3处。 　　4.3.1 打底层 　　采用手工氩弧焊将对接的耐蚀合金钝边熔化形成打底焊层，如图13所示。在熔焊过程中无需填充焊材。 　　图13 无填充熔焊打底焊层Fig.13 Unfilled fusion welding backing layer 　　4.3.2 过渡焊层 　　打底层完成后，如果直接采用碳钢焊条进行基管焊接，不可避免会出现焊缝耐蚀合金元素的稀释，以及材料膨胀系数的差异引起的层间裂纹，因此，必须进行双金属过渡层焊接。 　　双金属过渡层的焊接要点是焊层要薄，要保证双金属组织均匀。 　　具体方法是：钨极氩气电弧主要作用于坡口面根部，在两侧稍作停留，将坡口面的一部分熔化，通过钨极摆动推动熔池在打底焊层上形成较薄的双金属过渡层（约1.5～2 mm），如图14所示，整个焊接过程无需填充金属。 　　该焊层含有堆焊耐蚀合金和坡口面碳钢成分，与碳钢和耐蚀合金都具有良好的焊接性，且线膨胀系数居于两者之间，层间不会存在较大的残余应力。 　　4.3.3 填充盖面焊层 　　采用焊条电弧焊进行填充、盖面层的焊接，完成双金属焊缝的焊接。本试验采用φ1.0 mm的ER50-6焊丝钨极氩弧自动焊接代替焊条电弧焊完成填充、盖面层的焊接。 　　图14 无填充熔化焊过渡焊层Fig.14 Unfilled fusion welding transfer layer 　　手工焊焊接工艺参数如图15所示。本实验在手工氩弧打底、过渡焊层完成后，采用自动焊接机进行了填充、盖面焊层的焊接试验，以检验自动焊机的性能和适用性，其预设的焊接参数如图16所示。 　　手工打底、过渡焊层外观如图17所示。自动填充、盖面焊层外观如图18所示。 　　各焊层外观无缺陷，熔合良好。 　　将焊缝金属截取试件并分区，如图19所示，观察分析其微观组织。其中，熔化焊打底焊层的微观组织如图20所示，过渡焊层微观组织如图21所示，低碳钢填充层与坡口面熔合区微观组织如图22所示。 　　图15 手工焊焊接工艺参数Fig.15 Manual welding process parameters 　　图16 自动焊焊接工艺参数Fig.16 Automatic welding process parameters 　　图17 无填充熔化焊打底、过渡焊层Fig.17 Filling free fusion welding backing and transition welding layer 　　图18 自动焊碳钢填充、盖面焊层外观Fig.18 Appearance of automatic welding carbon steel filling and cover welding layer 　　图19 试件分区Fig.19 Specimen partition 　　图20 熔焊打底焊层熔合区（200×）Fig.20 Fusion zone of backing weld（200×） 　　图21 双金属过渡区组织（200×）Fig.21 Bimetal transition zone structure（200×） 　　图22 碳钢焊层与坡口面熔合区（200×）Fig.22 Fusion zone between carbon steel welding layer and groove surface（200×） 　　图20左侧为预制内补口堆焊区，右侧为熔化焊对接打底焊层。可以看出，焊缝组织由铁素体和奥氏体组织组成，与耐蚀堆焊金属组织相同。熔合线清晰无缺陷。 　　由图21可知，下部是与打底焊层的熔合区，主要由奥氏体、铁素体和少量珠光体构成，上部是与低碳钢填充焊层的熔合区，珠光体分量增多。各焊层之间熔合良好无缺陷。 　　图22左侧是低碳钢坡口面，右侧是低碳钢焊材填充金属。焊缝熔合良好，熔合线坡口面一侧有微弱碳增浓，符合焊缝微观组织的一般现象。 　　由图20可知，熔化焊打底焊层中均匀分布有少量珠光体组织，这是由于堆焊熔合区合金再次熔化形成的耐蚀合金稀释，其稀释率很小，对打底焊层的耐腐蚀性能影响不大。 　　本焊件焊缝经射线检测和力学性能试验合格，其中射线影像共10件，检测比例100%，评定级别全部为Ⅰ级；其中根据SY/T0452-2012标准进行的拉力试验、弯曲试验、冲击试验和刻槽锤断试验结果100%合格，如图23所示。焊件的内焊缝和射线影像如图24所示。 　　图23 焊件力学性能试件Fig.23 Mechanical property test piece of weldment 　　图24 焊件内焊缝和射线影像Fig.24 Welds and radiographs in Weldments 　　内衬不锈钢复合管道采用管端内封焊、背部焊剂保护、改进型坡口无间隙组对、无填充熔焊打底和无填充熔焊过渡方法，能够简化焊接工艺，降低焊接难度和施工成本，保证焊缝质量，是一种值得推广的不锈钢内衬复合管道或耐蚀合金预制内补口防腐管道的焊接工艺。该工艺已经成功应用于胜利油田埋地复合管道的现场施工中（见图25）。 　　图25 复合管自动焊现场施工Fig.25 On site construction of composite pipe automatic welding　　双金属复合管是将镀锌钢管和薄壁不锈钢管结合在一起的一种复合型管材，它包含了两种材料的全部优点，摒除了镀锌钢管表面粗造、易结垢等缺点，价格也比薄壁不锈钢管便宜。综合性非常优越，在使用中安全、可靠又方便，是人们生活中非常理想的给水管材。但是双金属复合管的焊接是有一定技巧的，这当中也存在一定的难度，是需要人们去慢慢解决和克服的。本文小编就与大家谈一谈双金属复合管的焊接技术。 　　1、双金属复合管焊接难题 　　双金属复合管以碳素钢管或合金钢管为基管,在其内表面覆衬一定厚度(一般为2~3 mm)的不锈钢、钛合金、铜、铝等耐蚀合金属制造的复合管,这种特殊的结构形式,使其兼顾碳钢的耐压性和不锈钢的耐蚀性以及相对不锈钢价格低廉的特点,其突出的性价比和耐蚀性能,使它在石油及天然气工业、供水工程、化学工业等行业具有广泛的应用前景。但是该材料焊接有许多技术特点,工艺参数和现场措施对接头的组织和性能有很大影响,由于生产工艺的限制,目前国内主要采用“金属管道爆燃加衬技术”或者液压复合技术,其基层和衬层间的结合完全是机械结合,未达到冶金结合,基层和衬层间会有一定的缝隙,其特殊的结构形式导致焊接时层间未熔合或夹渣、主要合金元素易烧损、熔池金属塌陷形成焊瘤、焊缝背面氧化成型不良、焊缝周围碳原子迁移影响防腐效果等焊接缺陷,并且目前国内无法生产复合管的弯头,必然存在两种钢或多种钢的焊接,因此解决复合管的焊接难题是其大规模推广应用的关键。 　　2、复合管坡口 　　2.1 坡口接头形式 　　坡口的接头形式对焊接工艺评定影响很大,由于国内复合管采用的生产形式,无论是爆炸复合还是液压复合,都属于机械式复合,基层和衬层未达到原子或分子间的结合,它们之间有一定的间隙,如果采用常规的坡口形式(见图1)焊接,焊缝区域易造成“渗碳”,且在衬层和基层的间隙交界处出现裂纹,工程技术人员认真摸索,设计出了如图2所示的坡口形式,衬层突出2~3 mm,其优点为:a.便于采用封焊焊道进行衬层的固定,减少焊接组对的错边量;b.衬层突出的部分使碳钢到根焊焊缝距离加长,可以降低“渗碳”对复合管焊接接头防腐性能的影响。 　　2.2 坡口加工方法 　　为了保证接头质量和尺寸上的要求,复合管和不锈钢的接头须采用机械加工工艺,可在车床加工,也可用便携式旋转坡口刀进行加工,根据现场施工条件,由于地理条件限制和返修需要,采用了便携式旋转坡口机进行加工坡口,该设备简单便携易操作,加工坡口时,该设备一端伸入管口内部,靠支腿外撑固定在管口处,通电后,管子不动,仅刀头旋转就可加工成需要的坡口,克服了车床的地理条件限制和费工费时的缺点。 　　3、焊接工序 　　复合管的焊接不同于复合板的焊接,传统的复合板可以先焊基层,再焊过渡层,见图3。复合管由于受管径的影响,只能先进行衬层对接焊,再焊过渡层,最后进行基层的焊接。在施工中发现,由于管材椭圆度的影响,衬层的厚度一般在2~3 mm,组对十分困难,此外若焊把的位置和力度控制不好,往往造成衬层烧穿,于是确定了先进行封焊再进行根焊的焊接工序,见图4~5,同时为避免电流过大而将2mm不锈钢层烧穿,施工时电弧弧柱中心尽量靠向基层金属,以熔化基层金属为主。实践证明封焊后的焊接接头,减少了组对的错边量,解决了衬层和基层钢管的相对位移问题,同时也解决了衬层金属热导率小、焊接热量传输速度慢和途径单一等问题,避免了焊缝过热而造成焊接困难、焊后成型差和主要合金元素过量烧损等现象的发生;也避免了直接在接头坡口处产生未熔合和焊接裂纹等缺陷,为焊接的顺利进行提供了便利。 　　4、焊接方法 　　由于复合管特殊的结构形式, 2~3 mm的衬层对接时不易操作,故选钨极氩弧焊作为封焊和根焊的焊接方法,与其它焊接方法相比,尽管焊接速度较慢,但它是打底焊的理想方法,适用于各种坡口的打底焊。钨极氩弧焊能清晰的观察到焊接熔池和熔透情况,易于实现单面焊双面成形。且钨极氩弧焊背面无熔渣,对保护管内清洁极有利。同时这种焊接方法熔合比较小,对异种钢的焊接来说控制焊缝的组织和成分十分有益。打底焊工序完成后,为普通碳钢之间的焊接,如图5中第3道至第n道工序。为提高焊接速度,解决焊道宽导致的钨极氩弧焊速度慢问题,经焊接工艺评定,确定了焊条电弧焊作为复合管基层的焊接方法。 　　以上内容就是小编为大家讲解的双金属复合管的焊接技术以及过程中所要注意的一些东西。双金属复合管的性价比是非常高的，它综合下来的成本只有薄壁不锈钢管的三分之二，紫铜管的五分之一，在性能方面却并不输给这两种钢管，甚至还超越了它们。使用双金属复合管需要注意的就是它的焊接，各位技术人员要好好收藏下本文了，对更好的掌握双金属复合管焊接技术是有一定帮助的。

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