單海生

摘 要：在如今的工業(yè)生產(chǎn)過程中，復合雙金屬管材在焊接的過程中容易出現(xiàn)多種問題，例如合金元素燒損、背面氧化成形問題、層間未熔合、熔池金屬塌陷等，這些問題的出現(xiàn)將會對復合雙金屬管材的質(zhì)量造成嚴重影響。文章重點就雙金屬復合管焊接工藝缺陷及處理措施進行研究分析，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：雙金屬；復合管；焊接工藝；工程實踐

引言

雙金屬復合管又稱雙層管或包覆管，它是由兩種不同的金屬管材構(gòu)成，管兩端僻用特殊方法焊接或特殊結(jié)構(gòu)連接。油氣田用防腐雙金屬復合管其基管采用碳鋼管或其他合金鋼管，從而保證優(yōu)異的機械力學性能襯管為一層薄壁耐蝕合金，耐蝕金屬可根據(jù)油氣田腐蝕環(huán)境選擇，常選用Super13Cr、22Cr以及鎳基合金825等，從而保證良好的耐腐蝕性能，同時價格卻又比整體耐蝕鋼管低50%甚至70%，從而達到最佳性能價格組合。

1雙金屬復合管焊接工藝概述

1.1雙金屬復合管的理論

在酸性氣田中建設(shè)過程中無論集輸管線還是站場施工，我們前期都是謹慎的選用純不銹鋼管材、管件，采用純不銹鋼固然安全保險，但是投資額度太大，在經(jīng)濟分析下對于小產(chǎn)量的酸性氣田就無法保證收益，對于產(chǎn)量不高和地層復雜的氣井又面臨了舍棄局面。在上世紀70年代日本、德國相繼研發(fā)了雙金屬復合管及產(chǎn)品，積累了許多成功的經(jīng)驗，并取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。雙金屬復合管以碳鋼管為基本材料，承受管道系統(tǒng)的工作壓力，充分發(fā)揮碳鋼管優(yōu)良的機械力學性能和價廉優(yōu)勢，以耐腐蝕合金鋼為內(nèi)襯防腐層，充分發(fā)揮耐腐蝕合金優(yōu)異的耐腐蝕性能，這種結(jié)構(gòu)極大的降低了原材料和管道的長期運營成本。雙金屬復合管還可以根據(jù)腐蝕介質(zhì)的不同，選擇相應(yīng)的耐腐蝕合金材料作為內(nèi)襯，能夠完全達到耐腐蝕合金管材的耐蝕標準，可確保生產(chǎn)運營的安全性。

1.2雙金屬復合管的性能特點

雙金屬復合管是一種新型耐磨管道，鋼管外層采用普通鋼管，通過離心成型工藝形成316L不銹鋼高鉻內(nèi)襯復合而成。該管道與傳統(tǒng)的耐磨合金鑄鐵、耐磨合金鑄鋼、鋼-陶瓷復合管及鑄石管相比，具有以下優(yōu)點：第一，耐磨性能好，充分發(fā)揮高鉻鋼材的耐磨性能；第二，使用內(nèi)襯同外層鋼管結(jié)合緊密，采用特殊工藝，復合層之間形成熔接，保證運行的可靠性；第三，能承受較大的壓力，各項機械性能及工藝性能較全不銹鋼有所提高和完善，可取代全不銹鋼管，從而大大降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

2雙金屬復合管焊接難題

雙金屬復合管以碳素鋼管或合金鋼管為基管，在其內(nèi)表面覆襯一定厚度（一般為2～3mm）的不銹鋼、鈦合金、銅、鋁等耐蝕合金屬制造的復合管，這種特殊的結(jié)構(gòu)形式，使其兼顧碳鋼的耐壓性和不銹鋼的耐蝕性以及相對不銹鋼價格低廉的特點，其突出的性價比和耐蝕性能，使它在石油及天然氣工業(yè)、供水工程、化學工業(yè)等行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用前景。但是該材料焊接有許多技術(shù)特點，工藝參數(shù)和現(xiàn)場措施對接頭的組織和性能有很大影響，由于生產(chǎn)工藝的限制，目前國內(nèi)主要采用金屬管道爆燃加襯技術(shù)或者液壓復合技術(shù)，其基層和襯層間的結(jié)合完全是機械結(jié)合，未達到冶金結(jié)合，基層和襯層間會有一定的縫隙，其特殊的結(jié)構(gòu)形式導致焊接時層間未熔合或夾渣、主要合金元素易燒損、熔池金屬塌陷形成焊瘤、焊縫背面氧化成型不良、焊縫周圍碳原子遷移影響防腐效果等焊接缺陷，并且目前國內(nèi)無法生產(chǎn)復合管的彎頭，必然存在兩種鋼或多種鋼的焊接，因此解決復合管的焊接難題是其大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

3雙金屬復合管焊接焊接缺陷及處理

3.1焊縫形狀和尺寸

焊縫寬度不一致、余高過高或焊道低于母材，如焊條不正確的搖動和移動不均勻，焊件邊緣切割不齊等會出現(xiàn)焊縫寬度不一致。在焊接過程中當電流過小或焊接速度太慢時，會出現(xiàn)余高過高，電流大或焊接速度快會出現(xiàn)焊道低于母材。選擇合理的坡口角度和均勻的間隙，保持正確的運條角度勻速運條；根據(jù)間隙變化，隨時調(diào)整焊速及焊條角度，正確選擇焊接工藝參數(shù)。

3.2焊瘤

一是操作不熟練和運條方法不當；二是電弧拉得過長、焊速太慢、溶池溫度過高等，盡量采用短弧焊接，適當加快焊接使溶池溫度不致過高，選擇合適的焊接電流，保持正確的運條角度。

3.3咬邊

焊接電流過大，電弧過長且偏吹，運條角度不當及焊速不合適，均可引起咬邊。選擇合適的焊接電流和焊接速度，電弧不應(yīng)過長，選用正確的焊條角度和運條方法。

3.4燒穿

電流過大而焊速太慢，焊件間隙太大等，都有可能引起燒穿。正確選擇焊接電流和焊接速度，嚴格控制焊件的間隙并保持均勻一致，電弧在焊縫接頭處不能長時間停留，要勻速運條。

3.5夾渣

由于焊件邊緣清理不凈，有殘留氧化物和碳化物等，冷凝時熔渣不能及時浮出熔池表面，一部分留在焊縫中即形成夾渣。清除焊道上的雜質(zhì)、污物，尤其是焊接坡口要保持清潔干燥。

3.6氣孔

施焊前未將焊道上的鐵銹、油污去凈，在高溫電弧作用下分解后放出氣體；電焊條受潮或焊條烘干的溫度或時間不夠。施焊前將坡口表面兩側(cè)清理干凈，焊前應(yīng)將電焊條在350℃烘干1h。

3.7裂紋

一是環(huán)境濕度超過90%RH；二是焊條烘干溫度或時間不夠；三是管道組對時強行受力；四是每層焊接的間隔時間過長等。霧、雨、雪天氣嚴謹施焊，焊前應(yīng)將電焊條在350℃烘干l小時。管工下料精確避免強行受力，縮短每層焊接時的間隔時間，溫度過低時要進行層間加熱。

3.8封焊未熔合

過渡層間隙過大，焊前未進行預(yù)熱或預(yù)熱溫度未達到要求。加快了碳遷移、破壞復層的耐腐蝕性。采用機械方法或加熱方法減少基層與復層的間隙，并且焊前一定進行預(yù)熱，溫度到達130℃左右。

結(jié)束語

綜上所述，對于機械式雙金屬復合管的焊接質(zhì)量的控制是一項系統(tǒng)工程，首先需要從源頭進行入手，其次針對管道制作環(huán)節(jié)開始控制，最后通過后續(xù)的焊接技術(shù)來對焊接質(zhì)量進行控制。但是在后續(xù)的焊接控制過程中，封焊質(zhì)量控制作為關(guān)鍵以及重點，需要嚴格的根據(jù)技術(shù)的相關(guān)要求以及規(guī)范來進行焊接工作的開展，只有這樣才能夠保障其質(zhì)量以及復合管的安全使用。

參考文獻

[1]趙燁菊.機械式雙金屬復合管焊接質(zhì)量控制[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017（24）：29.

（作者單位：承德濱達爆破工程有限公司）