專利名稱：機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海管焊接工藝，尤其涉及一種機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝。屬于海洋工程領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
機械雙金屬復(fù)合海管是由外碳鋼材料和內(nèi)抗腐蝕合金鋼材料按機械方式復(fù)合而成，其是結(jié)合了外碳鋼的高強度和內(nèi)合金鋼的抗腐蝕優(yōu)點的新型海洋油氣輸送材料，它從根本上改變了傳統(tǒng)金屬管道的單一性和局限性，適用于高溫、高壓環(huán)境下輸送酸性介質(zhì)。機械雙金屬復(fù)合海管的焊接質(zhì)量要求較高，通常是采用氬弧焊的方法。由于傳統(tǒng)的機械雙金屬復(fù)合海管氬弧焊對接的單邊坡口角度為30°，因此，其焊接時間較長，工人的勞動量較大；且需要填充的焊接材料較多，焊接效率較低。隨著海洋石油開發(fā)不斷向深水領(lǐng)域的邁進，海洋油氣管線鋪設(shè)的長度也越來越長，由于海洋油氣管線鋪設(shè)的時間成本比較高昂，因此，傳統(tǒng)的焊接坡口已不適合長距離海洋管線的鋪設(shè)應(yīng)用，無法滿足高效生產(chǎn)發(fā)展的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點，而提供一種機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝，其單邊坡口角度為8°，減小了焊接坡口面積，節(jié)省了焊接材料，降低了工人勞動強度及組對施工的難度，縮短了焊接時間，降低了海上施工成本，為以后的機械雙金屬復(fù)合海管施工提供了技術(shù)支持。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝，其特征在于坡口制備步驟如下第一步，準備工序①管端預(yù)處理，首先，利用機械方法去除不銹鋼管內(nèi)層耐蝕合金層材料，然后，在該區(qū)域內(nèi)堆焊合金，使機械復(fù)合海管在管端區(qū)域形成局部冶金復(fù)合海管；②基準面加工，對坡口及其內(nèi)外壁兩側(cè)進行清理，然后，在管端端面與內(nèi)表面進行機加工，以獲得平齊端面直至露出金屬光澤；第二步，坡口制備①一次性制備單面坡口，坡口角度為8±1°、鈍邊為1. 8±0. 2mm、連接坡口與鈍邊過渡圓弧為R = 3mm的組合坡口，坡口間組對間隙為0_ ;在坡口根部耐蝕合金材料層設(shè)置有用于減小焊工擺焊寬度的Imm寬的平臺；②檢查確認被焊部位及其邊緣無缺陷；第三步，坡口組對焊接。所述第一步中去除不銹鋼管內(nèi)層的參數(shù)為長40 60mm、厚3mm，然后，該區(qū)域堆焊合金的具體參數(shù)為長40 60mm,厚3 4mm的因科耐爾625鎳基合金。所述第一步中坡口及其內(nèi)外壁兩側(cè)清理的具體內(nèi)容是去除內(nèi)表面堆焊余高，使堆焊因科耐爾625鎳基合金區(qū)域內(nèi)徑與內(nèi)襯區(qū)域的內(nèi)徑相同。 所述第二步中，檢查確認被焊部位及其邊緣無缺陷的范圍是20mm。所述第二步中，坡口顯著區(qū)分了根部耐蝕合金材料層，中部包含耐蝕合金材料與碳鋼材料的過渡層，上部碳鋼材料層。所述第三步中，坡口組對焊接的具體步驟①使用帶氬氣保護工程內(nèi)對口器進行坡口裝配，坡口錯邊量小于I. 6_，背部氬氣保護，氬氣純度為99. 99% ；②利用半自動Il弧焊接,選定焊接材料為因科耐爾625焊絲,直徑為4>0. 9mm,采用單面焊雙面成型進行根部耐蝕合金材料層、過渡層、外部碳鋼層多道多層焊接，同時，可以按不同區(qū)域分別選擇焊材或均使用因科耐爾625焊絲焊接。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案，其單邊坡口角度為8°，減小了焊接坡口面積，節(jié)省了焊接材料，降低了工人勞動強度及組對施工的難度，縮短了焊接時間，降低了海上施工成本，為以后的機械雙金屬復(fù)合海管施工提供了技術(shù)支持。
具體實施例方式本發(fā)明包括海管管材端部處理、坡口角度、鈍邊尺寸設(shè)計、坡口間隙、坡口制備，適合直徑小于609mm機械雙金屬復(fù)合海管，具有單面焊雙面成型要求的焊接坡口 ；本實施例采用API 5LD標準生產(chǎn)的X65基管及內(nèi)襯為316L不銹鋼管的機械雙金屬復(fù)合海管，規(guī)格0219X (12. 7+3)_進行焊接。坡口主要制備步驟如下第一步，準備工序①管端預(yù)處理，首先，利用機械方法去除不銹鋼管內(nèi)層耐蝕合金(CRA)材料，然后，在該區(qū)域內(nèi)堆焊合金，使機械復(fù)合海管在管端區(qū)域形成局部冶金復(fù)合海管；去除不銹鋼管內(nèi)層的具體參數(shù)為長40 60mm、厚3mm ;該區(qū)域堆焊合金的具體參數(shù)為長40 60mm,厚3 4_的因科耐爾(INC0NEL) 625鎳基合金。使機械復(fù)合海管在管端區(qū)域形成局部冶金復(fù)合海管，解決了機械復(fù)合管焊接時剝離的難題，便于后續(xù)坡口加工與焊后無損檢測；②基準面加工，對坡口及其內(nèi)外壁兩側(cè)進行清理，去除內(nèi)表面堆焊余高，使堆焊因科耐爾(INC0NEL)625鎳基合金區(qū)域內(nèi)徑與內(nèi)襯為316L不銹鋼管的區(qū)域內(nèi)徑相同；然后，在管端端面進行機加工，以獲得平齊端面直至露出金屬光澤。第二步，坡口制備用專用坡口自動加工設(shè)備或機加工方式一次性制備單面坡口，檢查確認被焊部位及其邊緣的20mm范圍內(nèi)無缺陷，坡口角度為8±1°、鈍邊為1. 8±0. 2mm、連接坡口與鈍邊過渡圓弧為R= 3_的組合坡口，坡口間組對間隙為0_。允許背部使用無襯墊內(nèi)對口器，且對口器具有惰性氣體保護功能，使坡口根部焊接時可以形成單面焊雙面成型，并使根部耐蝕合金(CRA)材料焊接避免被空氣氧化造成性能降低。在坡口根部耐蝕合金材料層設(shè)置有Imm寬的平臺，以減小焊工擺焊寬度，簡化了焊工焊接根部焊縫的操作難度，實現(xiàn)了較好的單面焊雙面成型。坡口顯著區(qū)分了根部耐蝕合金材料層，中部包含耐蝕合金(CRA)材料與碳鋼材料的過渡層，上部碳鋼材料層，可以促使由于根部耐蝕合金層焊接不混入碳鋼成分，而造成合金元素的稀釋與燒損，并且，過渡層焊縫可以合理匹配碳鋼層與合金材料的比例，減小熱輸入與殘余應(yīng)力，避免發(fā)生裂紋的危險。同時，可以分區(qū)域采用不同焊材或者采用同種耐蝕合金(CRA)材料匹配焊材，降低了焊工的操作難度。焊縫采用多層多道焊接，根部適合不擺動焊，填充、蓋面適合擺動焊。第三步，坡口組對焊接①允許使用帶氬氣保護工程內(nèi)對口器進行坡口裝配，坡口錯邊量小于I. 6_，背部氬氣保護，氬氣純度為99. 99% ；②利用半自動氬弧焊接工藝，選定焊接材料為因科耐爾(INC0NEL)625焊絲，直徑為￠0. 9mm，采用單面焊雙面成型進行根部耐蝕合金層、過渡層、外部碳鋼層多道多層焊接，同時，可以按不同區(qū)域分別選擇焊材或均使用因科耐爾(INC0NEL)625焊絲焊接。本發(fā)明的優(yōu)點I、解決了焊接機械雙金屬復(fù)合海管的技術(shù)難題，避免了內(nèi)外層材料剝離，保障了焊接質(zhì)量，方便了后續(xù)坡口加工與無損檢測；2、減小了坡口角度，降低了能耗，節(jié)省了成本，通過采用無間隙單面焊雙面成型，降低了組對難度，簡化了焊工焊接根部焊縫的操作難度，提高了焊接效率，降低了工人勞動強度，易于進行焊接時雙面氬氣保護；3、通過設(shè)置襯層、過渡層、基層組合坡口的不同區(qū)域，在根部耐蝕合金材料層設(shè)置Imm寬的平臺，顯著區(qū)分了根部耐蝕合金(CRA)材料層，中部包含耐蝕合金(CRA)材料與碳鋼材料的過渡層，上部碳鋼材料層，可以促使由于根部耐蝕合金(CRA)層焊接不混入碳鋼成分，而造成的合金元素的稀釋與燒損，并且，過渡層焊縫可以合理匹 配碳鋼層與合金材料的比例。提高了焊縫力學(xué)性能及襯層耐腐蝕性能，減小了熱輸入與殘余應(yīng)力，避免發(fā)生裂紋的危險，有效地提聞了焊接質(zhì)量。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝，其特征在于坡口制備步驟如下 第一步，準備工序 ①管端預(yù)處理，首先，利用機械方法去除不銹鋼管內(nèi)層耐蝕合金層材料，然后，在該區(qū)域內(nèi)堆焊合金，使機械復(fù)合海管在管端區(qū)域形成局部冶金復(fù)合海管； ②基準面加工，對坡口及其內(nèi)外壁兩側(cè)進行清理，然后，在管端端面與內(nèi)表面進行機加工，以獲得平齊端面直至露出金屬光澤； 第二步，坡口制備 ①一次性制備單面坡口，坡口角度為8±1°、鈍邊為1.8±0. 2mm、連接坡口與鈍邊過渡圓弧為R = 3mm的組合坡口，坡口間組對間隙為0_ ;在坡口根部耐蝕合金材料層設(shè)置有用于減小焊工擺焊寬度的Imm寬的平臺； ②檢查確認被焊部位及其邊緣無缺陷； 第三步，坡口組對焊接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝，其特征在于所述第一步中去除不銹鋼管內(nèi)層的參數(shù)為長40 60mm、厚3mm，然后，該區(qū)域堆焊合金的具體參數(shù)為長40 60mm,厚3 4mm的因科耐爾625鎳基合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝，其特征在于所述第一步中坡口及其內(nèi)外壁兩側(cè)清理的具體內(nèi)容是去除內(nèi)表面堆焊余高，使堆焊因科耐爾625鎳基合金區(qū)域內(nèi)徑與內(nèi)襯區(qū)域的內(nèi)徑相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝，其特征在于所述第二步中，檢查確認被焊部位及其邊緣無缺陷的范圍是20_。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝，其特征在于所述第二步中，坡口顯著區(qū)分了根部耐蝕合金材料層，中部包含耐蝕合金材料與碳鋼材料的過渡層，上部碳鋼材料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝，其特征在于所述第三步中，坡口組對焊接的具體步驟 ①使用帶氬氣保護工程內(nèi)對口器進行坡口裝配，坡口錯邊量小于I.6mm，背部氬氣保護，氬氣純度為99. 99% ； ②利用半自動氬弧焊接，選定焊接材料為因科耐爾625焊絲，直徑為0.9mm,采用單面焊雙面成型進行根部耐蝕合金材料層、過渡層、外部碳鋼層多道多層焊接，同時，可以按不同區(qū)域分別選擇焊材或均使用因科耐爾625焊絲焊接。
全文摘要
一種機械雙金屬復(fù)合海管焊接坡口工藝，坡口制備步驟如下一，準備工序①進行管端預(yù)處理，使機械復(fù)合海管在管端區(qū)域形成局部冶金復(fù)合海管；②基準面加工，對坡口及其內(nèi)外壁兩側(cè)進行清理，以獲得平齊端面直至露出金屬光澤；二，坡口制備①一次性制備單面坡口，坡口角度為8±1°、鈍邊為1.8±0.2mm、連接坡口與鈍邊過渡圓弧為R＝3mm的組合坡口，坡口間組對間隙為0mm；在坡口根部耐蝕合金材料層設(shè)置有1mm寬的平臺；②檢查確認被焊部位及其邊緣無缺陷；三，坡口組對焊接。本發(fā)明減小了焊接坡口面積，節(jié)省了焊接材料，降低了工人勞動強度及組對施工的難度，縮短了焊接時間，降低了海上施工成本，為以后的機械雙金屬復(fù)合海管施工提供了技術(shù)支持。
文檔編號B23K9/235GK102615392SQ20121010975
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者劉永貞, 周聲結(jié), 張念濤, 曹軍, 楊炳發(fā), 王偉, 虞毅, 許可望, 魯欣豫, 黃曉華 申請人:中國海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司