海底輸氣復(fù)合管道焊接工藝研究論文

　　1焊絲材料選擇

　　選擇焊絲，不但要考慮焊接形式對(duì)焊接材料的要求，更重要的是要考慮焊絲熔融后和管材母體材料的熔合后的內(nèi)部晶像組織結(jié)構(gòu)，從而顯現(xiàn)出最終需要的焊道的機(jī)械性能。尤其對(duì)于復(fù)合管道而言，又要同時(shí)考慮焊絲與兩種不同機(jī)體的管材焊接后的焊道機(jī)械性能，焊絲的選擇則顯得尤為重要。

　　1)Incoloy625合金與X65鋼的化學(xué)成分差別很大。在焊接時(shí)，合理選擇兩種合金過(guò)渡層的焊接材料非常重要。考慮到合金成分的稀釋問(wèn)題，應(yīng)盡量使用合金成分含量高的焊接材料，同時(shí)應(yīng)盡量使用淺熔深的焊接方法和操作要領(lǐng)，避免合金的進(jìn)一步稀釋。

　　2)S和Si等雜質(zhì)在Incoloy625合金的焊縫金屬中容易偏析。S和Ni形成Ni－NiS低熔點(diǎn)共晶，在焊縫金屬凝固過(guò)程中，這種低熔點(diǎn)共晶在晶間形成一層液態(tài)薄膜，在焊接應(yīng)力的作用下可能形成晶間裂紋。焊接過(guò)程中Si和O等形成復(fù)雜的硅酸鹽，在晶界形成一層脆的硅酸鹽薄膜，在焊縫金屬凝固過(guò)程中或凝固后的高溫區(qū)，形成高溫低塑性裂紋。

　　3)Incoloy625合金與X65級(jí)鋼在力學(xué)性能和物理性能上存在著較大的差異。導(dǎo)熱率不同，會(huì)改變焊接時(shí)的溫度場(chǎng)分布，從而改變焊縫的結(jié)晶條件。導(dǎo)熱率大的金屬首先冷卻、結(jié)晶，造成焊縫成分和組織的不均勻性;導(dǎo)熱性差，焊接熱量不易通過(guò)傳導(dǎo)而散出，焊接熔池容易過(guò)熱，造成室溫顯微組織晶粒粗大，使晶間夾層增厚，減弱了晶間結(jié)合力，延長(zhǎng)了焊縫金屬的凝固時(shí)間，助長(zhǎng)了熱裂紋的形成。Incoloy625合金與X65級(jí)鋼的導(dǎo)熱率有7倍以上的差別，從而使得這種趨勢(shì)變得更加明顯。

　　4)Incoloy625合金與X65級(jí)鋼的線(xiàn)膨脹系數(shù)不同。焊接時(shí)由于焊接熱循環(huán)的作用，在這兩種合金內(nèi)部產(chǎn)生交變的加熱和冷卻，加之這兩種合金熱膨脹的量和冷卻時(shí)收縮的量差別較大，會(huì)在接頭處產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力。

　　5)Incoloy625合金與X65級(jí)鋼的磁性不同，一種無(wú)磁性，一種有磁性。在焊接時(shí)，由于兩種材料的磁性不同，容易造成電弧磁偏吹，從而使焊縫成形變差，甚至?xí)斐珊缚p夾渣、未熔合等焊接缺陷，影響焊接質(zhì)量。

　　6)對(duì)于Incoloy625合金及其他的奧氏體不銹鋼來(lái)說(shuō)，在450～850℃高溫持續(xù)服役的過(guò)程中存在發(fā)生晶間腐蝕的可能性，所以應(yīng)將焊接時(shí)的層間溫度控制在合理范圍以?xún)?nèi)，減少t8/5的時(shí)間(800℃－500℃冷卻需要的時(shí)間)，減少影響焊接接頭性能的因素。而對(duì)于X65級(jí)鋼而言，過(guò)快的冷卻速度容易產(chǎn)生脆硬性組織，在焊接接頭過(guò)熱區(qū)的局部產(chǎn)生魏氏組織，對(duì)接頭的力學(xué)性能不利，故焊接時(shí)應(yīng)注意預(yù)熱和保持一定的層間溫度。

　　7)焊接復(fù)合鋼管與焊接復(fù)合鋼板的不同之處就是受管徑的`限制。焊接復(fù)合鋼管時(shí)，只能先焊覆層，再焊過(guò)渡層，后焊基層。在焊接過(guò)程中，應(yīng)采取有效的保護(hù)措施和焊接技術(shù)，以防止覆層金屬根焊焊縫的合金元素被燒損和氧化;同時(shí)需要合理的焊接操作技術(shù)，焊接過(guò)程盡量采用淺熔深，避免合金被過(guò)渡稀釋?zhuān)绊懞缚p的使用性能。

　　2端口焊接要求

　　液壓脹管技術(shù)生產(chǎn)的復(fù)合管中，不銹鋼內(nèi)壁與外部碳鋼管壁的結(jié)合力較低，在焊接過(guò)程中，焊接高溫作用下，熱脹冷縮造成復(fù)合管壁的結(jié)合界面處分離。為了保證管道焊接處的耐蝕性能，在管道端口處首先進(jìn)行堆焊，技術(shù)及工藝要求見(jiàn)圖1、2。堆焊長(zhǎng)度大于10mm，堆焊層厚度大于3．5mm。根焊工作是復(fù)合管焊接的核心技術(shù)，由于襯管壁厚薄，在液壓脹管過(guò)程中，橢圓度控制難度大，在對(duì)口焊接時(shí)，尤其要注意錯(cuò)邊量的控制，焊接時(shí)必須保證不銹鋼層的良好熔合。在端口焊接前需要對(duì)端口進(jìn)行矯形，保證端口的圓度。端口堆焊完畢后，對(duì)端口表面進(jìn)行切削，使表面堆焊層表面光滑。準(zhǔn)備工作中應(yīng)重視制定合理的焊接工藝。

　　3焊接工藝制定

　　選用MIG焊接。選用Incoloy625鎳基焊絲，焊絲直徑1．2mm。一般而言，為提高焊縫的耐腐蝕性能，根據(jù)YB/T5092－1996《焊接用不銹鋼絲》的規(guī)定，選用H0Cr26Ni21焊絲，Cr含量為25%～28%，Ni含量為20．0%～22．5%，基本滿(mǎn)足不銹鋼焊縫的性能要求。但是在焊接復(fù)合管時(shí)，由于在焊接過(guò)程碳鋼母材熔化，對(duì)焊縫的化學(xué)成分產(chǎn)生較大的稀釋問(wèn)題，降低了焊縫的耐腐蝕性能。

　　4結(jié)論

　　海底輸氣復(fù)合管道既滿(mǎn)足對(duì)于管道強(qiáng)度、韌性的要求，也滿(mǎn)足內(nèi)壁抗腐蝕性。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，復(fù)合管道代替單一的管線(xiàn)鋼是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)，可以大規(guī)模推廣。采用不同的抗腐蝕鋼來(lái)作為內(nèi)襯管，焊接工藝的制定對(duì)于管道復(fù)合至關(guān)重要，機(jī)械復(fù)合相對(duì)于冶金復(fù)合制作簡(jiǎn)單，也可節(jié)約成本，合理制定焊接工藝是保證焊接接頭強(qiáng)度、韌性等性能。

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