海底輸氣復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械性能。尤其對于復合管道而言，又要同時考慮焊絲與兩種不同機體的管材焊接后的焊道機械性能，焊絲的選擇則顯得尤為重要。
1)Incoloy625合金與X65鋼的化學成分差別很大。在焊接時，合理選擇兩種合金過渡層的焊接材料非常重要。考慮到合金成分的稀釋問題，應盡量使用合金成分含量高的焊接材料，同時應盡量使用淺熔深的焊接方法和操作要領(lǐng)，避免合金的進一步稀釋。
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低熔點共晶，在焊縫金屬凝固過程中，這種低熔點共晶在晶間形成一層液態(tài)薄膜，在焊接應力的作用下可能形成晶間裂紋。焊接過程中Si和O等形成復雜的硅酸鹽，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級鋼在力學性能和物理性能上存在著較大的差異。導熱率不同，會改變焊接時的溫度場分布，從而改變焊縫的結(jié)晶條件。導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;導熱性差，焊接熱量不易通過傳導而散出，焊接熔池容易過熱，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，延長了焊縫金屬的凝固時間，助長了熱裂紋的形成。Incoloy625合金與X65級鋼的導熱率有7倍以上的差別，從而使得這種趨勢變得更加明顯。
4)Incoloy625合金與X65級鋼的線膨脹系數(shù)不同。焊接時由于焊接熱循環(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收縮的'量差別較大，會在接頭處產(chǎn)生較大的焊接殘余應力。
5)Incoloy625合金與X65級鋼的磁性不同，一種無磁性，一種有磁性。在焊接時，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，甚至會造成焊縫夾渣、未熔合等焊接缺陷，影響焊接質(zhì)量。
6)對于Incoloy625合金及其他的奧氏體不銹鋼來說，在450～850℃高溫持續(xù)服役的過程中存在發(fā)生晶間腐蝕的可能性，所以應將焊接時的層間溫度控制在合理范圍以內(nèi)，減少t8/5的時間(800℃－500℃冷卻需要的時間)，減少影響焊接接頭性能的因素。而對于X65級鋼而言，過快的冷卻速度容易產(chǎn)生脆硬性組織，在焊接接頭過熱區(qū)的局部產(chǎn)生魏氏組織，對接頭的力學性能不利，故焊接時應注意預熱和保持一定的層間溫度。
7)焊接復合鋼管與焊接復合鋼板的不同之處就是受管徑的限制。焊接復合鋼管時，只能先焊覆層，再焊過渡層，后焊基層。在焊接過程中，應采取有效的保護措施和焊接技術(shù)，以防止覆層金屬根焊焊縫的合金元素被燒損和氧化;同時需要合理的焊接操作技術(shù)，焊接過程盡量采用淺熔深，避免合金被過渡稀釋，影響焊縫的使用性能。
2端口焊接要求
液壓脹管技術(shù)生產(chǎn)的復合管中，不銹鋼內(nèi)壁與外部碳鋼管壁的結(jié)合力較低，在焊接過程中，焊接高溫作用下，熱脹冷縮造成復合管壁的結(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行堆焊，技術(shù)及工藝要求見圖1、2。堆焊長度大于10mm，堆焊層厚度大于3．5mm。根焊工作是復合管焊接的核心技術(shù)，由于襯管壁厚薄，在液壓脹管過程中，橢圓度控制難度大，在對口焊接時，尤其要注意錯邊量的控制，焊接時必須保證不銹鋼層的良好熔合。在端口焊接前需要對端口進行矯形，保證端口的圓度。端口堆焊完畢后，對端口表面進行切削，使表面堆焊層表面光滑。準備工作中應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%，基本滿足不銹鋼焊縫的性能要求。但是在焊接復合管時，由于在焊接過程碳鋼母材熔化，對焊縫的化學成分產(chǎn)生較大的稀釋問題，降低了焊縫的耐腐蝕性能。
4結(jié)論
海底輸氣復合管道既滿足對于管道強度、韌性的要求，也滿足內(nèi)壁抗腐蝕性。從長遠來看，復合管道代替單一的管線鋼是未來發(fā)展的趨勢，可以大規(guī)模推廣。采用不同的抗腐蝕鋼來作為內(nèi)襯管，焊接工藝的制定對于管道復合至關(guān)重要，機械復合相對于冶金復合制作簡單，也可節(jié)約成本，合理制定焊接工藝是保證焊接接頭強度、韌性等性能。
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