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    雙金復合剛管的焊接,石油工程常用!

    2019-07-03 08:42:18

    1. 概述

    雙金復合剛管是近年來開發的一種新材料,它的內層是不銹鋼管,外層嵌套碳鋼管或低合金鋼管,采用旋壓復合工藝使兩者緊密貼合,使其既擁有不銹鋼優良的耐腐蝕性,又保證管道能夠承受較高的工作溫度和工作壓力,還能有效地節約建造成本。雙金屬復合管特別適合對輸送管道有較高要求的介質,如凝析油本身含有大量腐蝕介質,且工作溫度和工作壓力較高,若選用不銹鋼管道輸送,建造、維護成本很高,而選用雙金屬不銹鋼管道在滿足相同的腐蝕條件下,建造、維護成本則能夠降低較多。雙金屬復合管在今后的石油石化生產中將成為不可或缺的材料,因此掌握雙金屬復合管的焊接方法和焊接工藝,將為我公司在今后更好的占領石油石化領域提供技術支持。

    2. 焊接工藝制定

    (1)背景簡介 紅淺1井區火驅先導試驗區是新疆油田公司的一項重要試點工程,試驗區內輸送介質多為油氣混和液,含H2S、HCl等腐蝕性介質的比例較高?;诖嗽?,試驗區內選用了雙金屬復合管作為輸送管道。應用雙金屬復合管在新疆油田公司來說還是第一次,對于承建這項工程的我公司來說,開發雙金屬復合管的焊接方法和焊接工藝已勢在必行。

    (2)對材料進行分析論證

    由于組成雙金復合剛管的基層和復合層是通過復合旋壓工藝使其緊密貼合在一起,而不屬于原子間結合,其間存在縫隙,不銹鋼在內層,碳鋼在外層,在焊接過程中不銹鋼與碳鋼需要接觸,因此會造成以下幾方面的問題:①復合層是304材質不銹鋼,且復合層的壁厚較小,僅有2mm,且不銹鋼復合層從碳鋼基層端部還向外伸出約2.5mm,即使選用手工鎢極氬弧焊焊接,其難度也會非常大。②不銹鋼復合層與基層20鋼之間存在間隙,在焊接過程中飛濺物、雜質小顆粒等極有可能鉆入空隙中造成缺陷。③采用手工鎢極氬弧焊根焊時,周圍空氣和保護氣氬氣都會在間隙中流動,隨著焊接過程進行,焊縫區域溫度場的不斷變化,間隙內的氣體受熱空氣流動速度加快,流動方面不斷變化,會影響焊接區域的氣體保護效果,很有可能造成焊接缺陷。④不銹鋼復合層焊接完成后就要焊接基層,而基層材質為20鋼,其焊層與不銹鋼所在的焊層必然會緊密連接,那么向不銹鋼焊層滲碳也將在所難免,對不銹鋼根焊層的防腐蝕性能會有較大影響,直接縮減了管道的防腐能力和使用壽命。

    (3)制定焊接方法 基于以上四個問題及其他方面,我們進行了論證,并結合施工現場的實際情況,最終確定了焊接方法:①采用手工鎢極氬弧焊將復合層與基層之間的間隙進行封堵焊接,封堵焊縫的熔敷金屬覆蓋不銹鋼復合層向外伸出部分形成V形坡口。②采用不銹鋼焊條電弧焊根焊和熱焊,焊縫金屬厚度>3mm。③從經濟性和降低施工難度方面考慮,采用碳鋼焊條電弧焊填充、蓋面焊接。

    3. 焊接工藝實施

    (1)焊接材料選擇 封堵焊縫選用與不銹鋼材料匹配的超低碳型不銹鋼焊絲,根焊和熱焊選用與不銹鋼材料匹配的低氫型不銹鋼焊條,焊條電弧焊焊材選用匹配的普通碳鋼焊條即可

    (2)接頭設計、坡口形式和焊層 選用V形對接坡口,坡口角度α為55°~65°,組對間隙b為2.0~3.0mm,對口錯邊量控制在1.0mm以內

    (3)焊接過程中的技術措施 可以看出,封焊完成后熔敷金屬形成一個坡口,有利于后續的焊接。

    4. 結語

    焊接工藝試驗所得到的焊接接頭正反面成形美觀,焊縫金屬沒有被氧化,保護良好,焊接接頭無缺陷,各項力學性能優良。通過嚴格控制焊接工藝,過渡層焊縫金屬未被碳鋼層稀釋,而不銹鋼焊縫金屬中合金元素含量沒有明顯降低,過渡層起到了較好的保護作用。

    生產實踐證明,雙金復合剛管焊接方法和工藝的成功開發填補了公司的技術空白,提高了公司在今后市場開發中的核心競爭力。


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