淺析內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管焊接質(zhì)量控制工藝

王攀 謝林 陸帥

摘要：因某大型水電站內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管焊接施工過程中出現(xiàn)了質(zhì)量問題，現(xiàn)從原材料、焊接工藝方面進(jìn)行綜合分析并制定控制策略，成功解決了復(fù)合鋼管基管與襯管結(jié)合強(qiáng)度差、焊接質(zhì)量差等問題，保障了管路施工質(zhì)量，延長了管路使用壽命，可為類似工程建設(shè)項(xiàng)目解決內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管焊接質(zhì)量問題提供參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)合鋼管;焊接;優(yōu)化

0? ? 引言

內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管具有抗壓、抗沖擊性能強(qiáng)，內(nèi)壁光滑不結(jié)垢，工作壓力高，防銹耐腐蝕性好，接近純不銹鋼管的優(yōu)點(diǎn)，且造價(jià)低，只有純不銹鋼管造價(jià)的60%～70%。因此，某在建大型水電站管徑大于DN150的管路均采用內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管。

內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，但施工工藝要求高，某大型在建水電站管道安裝過程中曾發(fā)生諸多焊接質(zhì)量問題，最突出的問題是單面焊雙面成型不好。若采用常規(guī)工藝施工，雖管道本身有諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于在施工過程中存在外層碳鋼層內(nèi)露及電焊時(shí)破環(huán)內(nèi)層不銹鋼層晶間結(jié)構(gòu)，管道接頭處就成了整個(gè)管路系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)，整個(gè)管路系統(tǒng)的耐腐蝕性和使用壽命就接近碳鋼管，失去了選用內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管的價(jià)值。

1? ? 原因分析

影響復(fù)合鋼管焊接質(zhì)量的因素主要有原材料因素、焊接施工工藝因素。

1.1? ? 原材料因素分析

內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管由外層碳鋼管（基管）和內(nèi)層不銹鋼管（襯管）采用旋壓復(fù)合技術(shù)復(fù)合而成，實(shí)現(xiàn)兩者緊密結(jié)合，內(nèi)層不銹鋼層具有耐腐蝕性能，外層碳鋼管保證管道的承壓強(qiáng)度。將成型的內(nèi)襯管裝入基管內(nèi)，再利用旋壓法加工成內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管。如基管內(nèi)壁平整度達(dá)不到要求，就會(huì)導(dǎo)致襯管與基管結(jié)合不嚴(yán)，形成脫空現(xiàn)象。曾發(fā)現(xiàn)部分內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管襯管與基管間存在大面積脫空的情況，切開鋼管檢查，脫空間隙達(dá)2 mm。脫空缺陷將導(dǎo)致內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管耐壓性能大大降低。

1.2? ? 焊接工藝因素分析

1.2.1? ? 切口處理不當(dāng)

若采用切割機(jī)手工切割內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管，則管道切口不平整，管路對接環(huán)縫間隙不規(guī)則;在切割過程中產(chǎn)生大量的熱量，也會(huì)導(dǎo)致不銹鋼層發(fā)生變形，加之切割機(jī)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)作用，不銹鋼層與碳鋼層會(huì)發(fā)生分離;在進(jìn)行焊接坡口打磨過程中，手工打磨難以控制坡口角度，且管口不平整，易造成坡口過度打磨，傷及不銹鋼層。

1.2.2? ? 焊接工藝選用不當(dāng)

在兩根內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管對接時(shí)，直接采用？準(zhǔn)3.2 mm的焊條對環(huán)縫進(jìn)行焊接，是導(dǎo)致單面焊雙面成型效果差的根本原因。焊條直徑大，無法到達(dá)不銹鋼層，將造成不銹鋼層未熔合。焊接工藝選用不當(dāng)，直接影響內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管焊接質(zhì)量。

2? ? 控制策略

2.1? ? 原材料控制策略

要控制好內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管的整體施工質(zhì)量，首先要控制好原材料的質(zhì)量，需選用彈性旋壓磨具生產(chǎn)的內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管，以保證基管與襯管的結(jié)合強(qiáng)度;并采用前抽樣對鋼管的維氏硬度、基管和襯管剪切結(jié)合強(qiáng)度等進(jìn)行測試，合格后方可使用。

2.2? ? 焊接工藝控制策略

2.2.1? ? 切口處理工藝優(yōu)化

采用半自動(dòng)等離子管道切割機(jī)（軌道可爬式）切割管路，并將割槍調(diào)整至與鋼管成55°夾角的位置，既可保證坡口角度，又能確保鋼管切割時(shí)襯管與基管不分離，還能保證管口齊平。

2.2.2? ? 焊接工藝優(yōu)化

（1）基管與襯管封焊：將鋼管切口兩側(cè)20 mm范圍內(nèi)的雜質(zhì)、污物清除干凈，采用氬弧焊將不銹鋼層與基管層進(jìn)行封焊，其目的是防止單面焊雙面成型不好。若出現(xiàn)不銹鋼層與基管層未熔合現(xiàn)象，將直接影響管路使用壽命。

（2）焊縫對接：裝配時(shí)以不銹鋼層表面為基準(zhǔn)，其錯(cuò)邊不大于2 mm;對接時(shí)預(yù)留3 mm間隙。焊縫對接型式如圖1所示。

（3）焊縫定位：在襯管上采用A302？準(zhǔn)2.5 mm焊條手工電弧點(diǎn)焊定位，周向定位焊宜超過4處。

（4）襯管焊接：不銹鋼襯管層采用A302？準(zhǔn)2.5 mm焊條焊接，其道間溫度不高于120 ℃。

（5）過渡層焊接：基管與襯管過渡層采用J507？準(zhǔn)3.2 mm焊條焊接，過渡層的厚度不小于2 mm。

（6）基管焊接：采用J507？準(zhǔn)3.2 mm或？準(zhǔn)4.0 mm焊條焊接，焊縫表面應(yīng)盡可能與基管表面保持平整、光滑。對接縫的余高應(yīng)不大于1.5 mm。焊縫焊接型式如圖2所示，焊接工藝參數(shù)如表1所示。

3? ? 應(yīng)用效果

施工工藝優(yōu)化后，對焊縫進(jìn)行PT檢測，所有焊縫均一次性檢測合格。對施工完成的各類管路進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為其工作壓力的1.25倍，保壓30 min，壓力未下降，檢查所有焊縫均未出現(xiàn)滲漏及其他缺陷。

4? ? 結(jié)語

內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管是近年來發(fā)展起來的一種新型管材，強(qiáng)度高，耐腐蝕性能良好，適用于腐蝕工況下各類介質(zhì)的輸送，但在管路焊接過程中易出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。本文對焊接缺陷進(jìn)行分析，通過優(yōu)化焊接工藝解決了焊縫接頭處外層碳鋼管內(nèi)露及內(nèi)層不銹鋼管晶間結(jié)構(gòu)被破壞的問題，使管路系統(tǒng)形成了一個(gè)良好的防腐整體，體現(xiàn)了選用內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管的價(jià)值，為類似工程建設(shè)項(xiàng)目解決復(fù)合鋼管焊接質(zhì)量問題提供了參考。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合鋼管：CJ/T 192—2017[S].

[2] 內(nèi)襯（覆）不銹鋼復(fù)合鋼管管道工程技術(shù)規(guī)程：CECS 205—2015[S].

[3] 王京.雙金屬復(fù)合管端部處理焊接技術(shù)[J].電焊機(jī)，2014，44（5）：222-224.

[4] 高延杰.不銹鋼管及復(fù)合不銹鋼管焊接工藝[J].油氣田地面工程，2010，29（7）：85-86.

[5] 林云峰.不銹鋼復(fù)合板焊接工藝研究[J].科技資訊，2011（1）：35.

[6] 石麗敏，石晨輝.不銹鋼復(fù)合鋼板的焊接缺陷及解決方法[J].科技信息，2008（27）：371.

[7] 章繼.關(guān)于雙金屬復(fù)合管焊接工藝研究[J].商品與質(zhì)量，2018（46）：106.

[8] 姚學(xué)全，閆臣，郭靜薇，等.雙金屬復(fù)合管自動(dòng)焊技術(shù)現(xiàn)狀及展望[J].電焊機(jī)，2018，48（4）：33-35.

收稿日期：2020-04-29

作者簡介：王攀（1989—），男，云南宣威人，助理工程師，從事水電站設(shè)備檢修維護(hù)工作。