雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，先對焊接管道管口預處理，然后依次進行根焊層焊接、過渡層焊接、填充層焊接和蓋面層焊接，本發明提供的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，解決了雙金屬復合管僅靠手工焊接施工造成的焊接速度慢、工人勞動強度大、及焊接熱輸入量大而影響不銹鋼層耐蝕性等難題，避免了常規填充蓋面焊焊接熱輸入較大而造成在封焊部位焊接應力集中的問題，提高了焊接的質量和焊接速度。
【專利說明】雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬焊接【技術領域】，特別涉及一種雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法。
【背景技術】
[0002]目前國內在站內工藝、集輸管道及長輸管道中，對雙金屬復合管的焊接工藝一般采用氬弧焊根焊，手工電弧焊進行填充焊和蓋面焊。國內不銹鋼雙金屬復合管的填充蓋面焊主要采用手工電弧焊的焊接方式。手工電弧焊焊接技術比較成熟，且成本較低，但其焊接速度較慢，工人勞動強度較大，焊接熱輸入量較大，對不銹鋼層的耐蝕性產生一定的負面影響，同時還有可能造成封焊部位的焊接應力集中。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠避免大能量輸入焊接產生封焊焊縫應力集中的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供了一種雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，先對焊接管道管口預處理，然后依次進行根焊層焊接、過渡層焊接、填充層焊接和蓋面層焊接。
[0005]所述焊接管道管口預處理中，封焊位置的管口不銹鋼復合層比基層長l_3mm，采用手工或半自動氬弧對不銹鋼復合層和基層間的縫隙封焊，使復合層與基層之間連接，防止焊接過程中兩層之間可能存在雜質或水蒸氣進入熔池金屬，影響焊接質量。
[0006]所述根焊層焊接采用手工氬弧上向焊工藝，為了使熔敷金屬較好地與母材連接，保證焊接的質量，焊接工藝參數控制為:焊接電流80-120A，焊接電壓9-12V，焊接速度6-12cm/min,送絲速度為90-100cm/min,焊絲伸出長度6_8mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2-3mm，沖氬保護的正面氣體流量6_10L/min、背面氣體流量15-25L/min。
[0007]所述過渡層焊接采用手工氬弧上向焊工藝，為了使熔敷金屬較好地與母材連接，保證焊接的質量，焊接工藝參數控制為:焊接電流90-120A，焊接電壓9-12V，焊接速度
6-12cm/min,送絲速度為90-100cm/min,焊絲伸出長度6_8mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，沖氬保護的正面氣體流量6-10L/min，背面氣體流量5_15L/min。
[0008]所述填充層焊接采用半自動焊上向焊工藝，為了使熔敷金屬較好地與母材連接，保證焊接的質量，焊接工藝參數控制為:焊接電流170-190A，焊接電壓10-12V，焊接速度
7-8cm/min,送絲速度為90-100cm/min,焊絲伸出長度為6_20mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2-3mm;填充層焊接采用半自動焊上向焊工藝，能夠自動送絲，不需要頻繁更換焊材，提高了焊接速度、降低了勞動強度，并且避免了手工氬弧焊焊接過程中造成的焊接接頭的增加，可明顯減少了焊接接頭，減少了焊接缺陷，保證了焊接的穩定性。同時，填充層焊接采用半自動焊上向焊工藝，可減小焊接時的熱輸入量，避免了在封焊部位焊接應力集中的問題，增加了熔敷金屬厚度，提高了焊接的質量，降低了作業成本。
[0009]所述蓋面層焊接采用半自動焊上向焊工藝，為了使熔敷金屬較好地與母材連接，保證焊接的質量，焊接工藝參數控制為:焊接電流170-190A，焊接電壓10-12V，焊接速度
4-6cm/min,送絲速度為90-100cm/min,焊絲伸出長度為6_20mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2-3mm;蓋面層焊接采用半自動焊上向焊工藝，能夠自動送絲，不需要頻繁更換焊材，提高了焊接速度、降低了勞動強度，并且避免了手工氬弧焊焊接過程中造成的焊接接頭的增加，可明顯減少了焊接接頭，降低了環焊接頭焊縫背面存在咬邊、凹陷、焊縫內裂紋、夾渣等焊接缺陷，保證了焊接的穩定性。同時，蓋面層焊接采用半自動焊上向焊工藝，可減小焊接時的熱輸入量，避免了在封焊部位焊接應力集中的問題，提高了焊接的質量，降低了作業成本。
[0010]進一步地，所述根焊層焊接和過渡層焊接選用的焊接設備為川焊DC400或奧太DC500II，所述填充層焊接和蓋面層焊接選用的焊接設備為德國TIP TIG氬弧半自動焊機或米勒氬弧半自動焊機。
[0011]進一步地，所述根焊層焊接選用的焊絲為ER316L/C52.0mm，所述過渡層焊接選用的焊絲為ER309LMo/0 2.5mm，所述填充層焊接選用的焊絲為ERNiCrMo-3/O0.9mm，所述蓋面層焊接選用的焊絲為ERNiCrMo-3/O0.9mm。
[0012]進一步地,所述焊接中的保護氣體選用氣體純度≥99.99%的Ar。
[0013]進一步地，所述焊接管道的坡口為不含內襯墊的外根焊坡口，所述坡口型式為V型坡口、U型坡口或復合V型坡口，具有更廣泛的使用范圍。
[0014]進一步地，所述管道坡口組對后的組對間隙為2.0-3.5mm,所述管道坡口組對外錯邊量不大于壁厚的10%，且不大于2mm，所述管道坡口組對內錯邊不能超過1mm。
[0015]進一步地，所述管道坡口在焊接前應預熱至5_150°C，預熱寬度不小于所述管道坡口兩側各100mm，且保證預熱溫度均勻，層間溫度應為60°C _150°C。
[0016]進一步地，所述V型坡口的具體參數為:坡口角度為44° -65°，鈍邊為
0.5-1.5mm,間隙為 2.5-3.5_。
[0017]優選地，所述V型坡口的坡口角度為55° -65°，鈍邊為0.8-1.5mm，焊縫間隙為
2.5-3.5mm。
[0018]本發明提供的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，具有如下特點:
[0019]1、本發明改變了目前雙金屬復合管以焊條電弧焊為主的手工焊填充蓋面焊工藝，減少了常規焊接填充蓋面的焊接線能量，可防止產生焊接應力集中，提高了填充蓋面焊焊接質量，解決了制約雙金屬復合管半自動焊接施工作業的瓶頸，提高了工作效率，降低了作業成本。
[0020]2、本發明實現了填充蓋面焊的半自動焊接，半自動焊接采用自動送絲機，不需要頻繁更換焊材。避免了手工氬弧焊焊接過程中，停頓調整站位等造成的焊接接頭增加，可明顯減少了焊接接頭，從而降低焊接缺陷產生的機率，保證焊接質量穩定可靠。
[0021]3、本發明有效解決環焊接頭焊縫背面存在咬邊、凹陷、焊縫內裂紋、夾渣等缺陷，降低了焊道表面清理成本，降低了工人勞動強度，實現了焊接施工安全、高效的目的。
[0022]4、本發明適用管口組對后的坡口型式可為V型坡口或U型坡口或復合V型坡口，具有更廣泛的使用范圍?！緦＠綀D】

【附圖說明】[0023]圖1為本發明實施例提供的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法中V型坡口的結構示意圖。[0024]圖2為本發明實施例提供的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法中U型坡口的結構示意圖。
【具體實施方式】[0025]本發明提供了一種雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，先對焊接管道管口預處理，然后依次進行根焊層焊接、過渡層焊接、填充層焊接和蓋面層焊接。[0026]其中，焊接管道管口預處理中，封焊位置的管口不銹鋼復合層比基層長l_3mm，采用手工或半自動氬弧對不銹鋼復合層和基層間的縫隙封焊。[0027]根焊層焊接采用手工氬弧上向焊工藝，焊接工藝參數為:焊接電流80-120A，焊接電壓9-12V,焊接速度6-12cm/min,送絲速度為90-100cm/min,焊絲伸出長度6_8mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2-3mm，沖氬保護的正面氣體流量6-10L/min、背面氣體流量15_25L/min。[0028]過渡層焊接采用手工氬弧上向焊工藝，焊接工藝參數為:焊接電流90-120A，焊接電壓9-12V,焊接速度6-12cm/min,送絲速度為90-100cm/min,焊絲伸出長度6_8mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，沖氬保護的正面氣體流量6-10L/min，背面氣體流量5-15L/min。[0029]填充層焊接采用半自動焊上向焊工藝，焊接工藝參數為:焊接電流170-190A，焊接電壓10-12V，焊接速度7-8cm/min，送絲速度為90-100cm/min，焊絲伸出長度為6_20mm，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2-3_。[0030]蓋面層焊接采用半自動焊上向焊工藝，焊接工藝參數為:焊接電流170-190A，焊接電壓10-12V,焊接速度4-6cm/min,送絲速度為90-100cm/min,焊絲伸出長度為6_20mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2-3_。[0031]其中，根焊層焊接和過渡層焊接選用的焊接設備為川焊DC400或奧太DC500II，填充層焊接和蓋面層焊接選用的焊接設備為德國TIP TIG氬弧半自動焊機或米勒氬弧半自動焊機。[0032]根焊層焊接選用的焊絲為ER316L/0 2.0mm，過渡層焊接選用的焊絲為ER309LMo/0 2.5mm,填充層焊接選用的焊絲為ERNiCrMo-3/O0.9mm,蓋面層焊接選用的焊絲為ERNiCrMo-3/O0.9mm?[0033]其中，焊接中的保護氣體選用氣體純度> 99.99%的Ar。[0034]其中，焊接管道的坡口為不含內襯墊的外根焊坡口，坡口型式為V型坡口、U型坡口或復合V型坡口。[0035]其中，管道坡口組對后的組對間隙為2.0-3.5mm,管道坡口組對外錯邊量不大于壁厚的10%，且不大于2臟，管道坡口組對內錯邊不能超過1mm。[0036]其中，管道坡口在焊接前應預熱至5_150°C，預熱寬度不小于所述管道坡口兩側各100mm，且保證預熱溫度均勻，層間溫度應為60°C _150°C。[0037]其中，V型坡口的具體參數為:坡口角度為44° -65°，鈍邊為0.5-1.5mm，間隙為
2.5-3.5mm。
[0038]其中，V型坡口的最佳具體參數為:坡口角度為25° -35°，鈍邊為0.8-1.5mm，焊縫間隙為2.5-3.5mm。
[0039]為了深入了解本發明，下面結合附圖及具體實施例對本發明進行詳細說明。
[0040]實施例1:
[0041]第一步:坡口加工。參見圖1，鋼管材質選用SFG-L415QB-BS316L鋼，管徑0355.6 X (11+2) mm，待焊接鋼管的壁厚5為Il+2mm，坡口型式選用V型坡口，采用機械加工方法將坡口端面加工平整、均勻、光滑。加工后坡口的相關參數:坡口角度a為55°~65° ,鋼管復合層之間的焊縫間隙b為2.5-3.5mm,復合層鈍邊p為0.8~1.5mm。
[0042]第二步:管口清理。清除焊接管道管口表面的鐵銹、渣垢、油脂、油漆和影響焊接質量的其它有害物質，并采用機械方法將管口內外表面坡口兩側各50mm范圍內拋光至呈現金屬光澤。
[0043]第三步:管口組對。采用內對口器組對管道管口。使用內對口器時，避免對口器在鋼管內表面留下刻痕、磨痕和油污，鋼管組對時不能敲擊鋼管的兩端。管口組對錯邊量應不大于壁厚的10%，且不大于2mm，并使管口組對錯邊量沿管口圓周均勻分布，內錯邊不大于1mm。管道接頭組對后的坡口角度a為60° -65°，復合層之間的焊縫間隙b為3.0_3.5mm，復合層鈍邊P為1.5mm。
[0044]第四步:焊接步驟。管·道接頭焊縫的焊接層數如圖1所示。其中I為封焊層，2為根焊層，3、4為過渡焊層，5至n-1為填充焊層，n為蓋面焊層。
[0045]1、焊前檢查。
[0046]檢查設備、指示儀表、開關、電源極性等各旋鈕開關是否到位，線路是否接好，輸氣管接頭是否上緊，焊槍連接口是否松動，導電嘴是否擰緊。調試設備，保證焊接電路正常；檢查氣瓶、氬氣表及進氣管，保證氣體壓力和氣路暢通。
[0047]2、焊接操作。
[0048]焊接前采用感應加熱、電加熱或火焰加熱的方法將焊接管口預熱至150°C，預熱寬度為坡口兩側各IOOmm范圍內，且應保證預熱溫度均勻；并保持焊接層間的溫度為150°C。
[0049](I)先對焊接管道管口的基層和復合層間的縫隙進行封焊，封焊位置的復合層比基層長3mm，封焊焊接的設備使用川焊DC400或奧太DC500II，封焊的焊絲選用ER309LMo/0 2.5，保護氣體采用氣體純度Ar ^ 99.99%的氬氣，保護氣體的流量為10L/min。
[0050](2)根焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用川焊DC400，焊絲選用ER316L/0 2.0mm，采用手工氬弧焊上向焊工藝，焊接電流120A，焊接電壓12V，焊接速度12cm/min，送絲速度為lOOcm/min，焊絲伸出長度8mm，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為3mm，保護氣體選用氣體純度Ar ^ 99.99%的氬氣，采取背面沖氬保護，保護氣體的氣體流量正面為10L/min、背面為25L/min。
[0051](3)過渡焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用川焊DC400，焊絲選用ER309LMo/0 2.5mm，采用手工氬弧焊上向焊工藝，焊接電流120A，焊接電壓12V，焊接速度12cm/min,送絲速度為100cm/min,焊絲伸出長度8mm,保護氣體選用氣體純度Ar≥99.99%的氬氣，采取背面沖氬保護，保護氣體的氣體流量正面10L/min，背面15L/min，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準。
[0052](4)填充焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用德國TIP TIG焊機，焊絲選用ERNiCrMo-3/O0.9mm，采用半自動焊上向焊工藝，焊接電流190A，焊接電壓12V，焊接速度8cm/min,送絲速度為100cm/min,焊絲伸出長度為20mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為3_。
[0053](5)蓋面層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用德國TIP TIG焊機，焊絲選用ERNiCrMo-3/O0.9mm，采用半自動焊上向焊工藝，焊接電流190A，焊接電壓12V，焊接速度6cm/min,送絲速度為100cm/min,焊絲伸出長度為20mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為3_。
[0054]參見圖1，焊接完成后，蓋面層的焊縫寬度W為17mm，蓋面層焊縫表面余高h為1.8mm，根焊層的焊縫寬度b為3.5mm，鈍邊p為1.5mm。按照標準GB50236-2011《現場設備、工業管道焊接工程施工規范》的要求，對焊接接頭進行檢驗，檢驗的項目包括:外觀檢查、RT檢測和力學性能試驗。
[0055]檢查結果表明:焊縫外觀成形均勻一致，焊縫及其附近表面上未出現裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、凹陷等缺陷；蓋面層焊縫寬度W比外表面坡口寬度每側增加2.0mm，管口外錯邊量不大于壁厚10%,且不大于2mm,焊縫表面余高h在Omm?2mm之間，咬邊深度在
0.2mm?0.5mm之間；進行RT檢測，符合《現場設備、工業管道焊接工程施工規范》射線標準的要求；進行力學性能試驗，其拉伸試驗、刻槽錘斷試驗、彎曲試驗、低溫沖擊試驗、宏觀金相、硬度試驗等均符合NB/T47014-2011標準的要求。
[0056]實施例2:
[0057]第一步:坡口加工。參見圖1，鋼管材質選用SFG-L415QB-BS316L鋼，管徑0 508X(16+2) mm，待焊接鋼管的壁厚5為16+2mm，坡口型式選用V型坡口，采用機械加工方法將坡口端面加工平整、均勻、光滑。加工后的坡口的相關參數:坡口角度a為55°?60°，鋼管復合層之間的焊縫間隙b為2.5-3.5mm,復合層鈍邊p為0.8?1.5mm。
[0058]第二步:管口清理。清除焊接管道管口表面的鐵銹、渣垢、油脂、油漆和影響焊接質量的其它有害物質，并采用機械方法將管口內外表面坡口兩側各50mm范圍內拋光至呈現金屬光澤。
[0059]第三步:管口組對。采用內對口器組對管道管口。使用內對口器時，避免對口器在鋼管內表面留下刻痕、磨痕和油污，鋼管組對時不能敲擊鋼管的兩端。管口組對錯邊量應不大于壁厚的10%，且不大于2mm，并使管口組對錯邊量沿管口圓周均勻分布，內錯邊不大于1mm。管道接頭組對后的坡口角度a為55°，復合層之間的焊縫間隙b為2.5mm，復合層鈍邊 P 為 0.8mm。
[0060]第四步:焊接步驟。管道接頭焊縫的焊接層數如圖1所示。其中I為封焊層，2為根焊層，3、4為過渡焊層，5至n-1為填充焊層，n為蓋面焊層。
[0061]1、焊前檢查。
[0062]檢查設備、指示儀表、開關、電源極性等各旋鈕開關是否到位，線路是否接好，輸氣管接頭是否上緊，焊槍連接口是否松動，導電嘴是否擰緊。調試設備，保證焊接電路正常；檢查氣瓶、氬氣表及進氣管，保證氣體壓力和氣路暢通。
[0063]2、焊接操作。[0064]焊接前采用感應加熱、電加熱或火焰加熱的方法將焊接管口預熱至55°C，預熱寬度為坡口兩側各70mm范圍內，且應保證預熱溫度均勻；并保持焊接層間的溫度為60°C。
[0065](I)先對焊接管道管口的基層和復合層間的縫隙進行封焊，封焊位置的復合層比基層長1mm，封焊焊接的設備使用川焊DC400或奧太DC500II，封焊的焊絲選用ER309LMo/0 2.5，保護氣體采用氣體純度Ar ^ 99.99%的氬氣，保護氣體的流量6L/min。
[0066](2)根焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用川焊DC400，焊絲選用ER316L/C>2.0mm,采用手工気弧焊上向焊工藝,焊接電流80A,焊接電壓9V,焊接速度6cm/min,送絲速度為90cm/min，焊絲伸出長度6mm，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2mm，保護氣體選用氣體純度Ar ^ 99.99%的氬氣，采取背面沖氬保護，保護氣體的氣體流量正面為6L/min、背面為15L/min。
[0067](3)過渡焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用川焊DC400，焊絲選用ER309LMo/0 2.5mm，采用手工氬弧焊上向焊工藝，焊接電流90A，焊接電壓9V，焊接速度6cm/min,送絲速度為90cm/min,焊絲伸出長度6mm,保護氣體選用氣體純度Ar≥99.99%的氬氣，采取背面沖氬保護，保護氣體的氣體流量正面6L/min，背面5L/min，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準。
[0068](4)填充焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用德國TIP TIG焊機，焊絲選用ERNiCrMo-3/O0.9mm，采用半自動焊上向焊工藝，焊接電流170A，焊接電壓10V，焊接速度7cm/min,送絲速度為90cm/min,焊絲伸出長度為6mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2mm。
[0069](5)蓋面層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用德國TIP TIG焊機，焊絲選用ERNiCrMo-3/O0.9mm，采 用半自動焊上向焊工藝，焊接電流170A，焊接電壓10V，焊接速度4cm/min,送絲速度為90cm/min,焊絲伸出長度為6mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2mm。
[0070]如圖1所示,焊接完成后,蓋面層的焊縫寬度W為22mm,蓋面層焊縫表面余高h為1.6mm，根焊層的焊縫寬度b為2.5mm，鈍邊p為0.8mm。按照標準GB50236-2011《現場設備、工業管道焊接工程施工規范》的要求，對焊接接頭進行檢驗，檢驗的項目包括:外觀檢查、RT檢測和力學性能試驗。
[0071]檢查結果表明:焊縫外觀成形均勻一致，焊縫及其附近表面上未出現裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、凹陷等缺陷；蓋面層焊縫寬度W比外表面坡口寬度每側增加1.0mm，管口外錯邊量不大于壁厚10%,且不大于2mm,焊縫表面余高h在Omm~2mm之間，咬邊深度在
0.2mm~0.5mm之間；進行RT檢測，符合《現場設備、工業管道焊接工程施工規范》射線標準的要求；進行力學性能試驗，其拉伸試驗、刻槽錘斷試驗、彎曲試驗、低溫沖擊試驗、宏觀金相、硬度試驗等均符合NB/T47014-2011標準的要求。
[0072]實施例3:
[0073]第一步:坡口加工。參見圖1，鋼管材質選用SFG-L415QB-BS316L鋼，管徑0323.9 X (10+2) mm，待焊接鋼管的壁厚5為10+2mm，坡口型式選用V型坡口，采用機械加工方法將坡口端面加工平整、均勻、光滑。加工后的坡口的相關參數:坡口角度a為60°，鋼管復合層之間的焊縫間隙b為3.0-3.5mm,復合層鈍邊p為0.8~1.5mm。
[0074]第二步:管口清理。清除焊接管道管口表面的鐵銹、渣垢、油脂、油漆和影響焊接質量的其它有害物質，并采用機械方法將管口內外表面坡口兩側各50mm范圍內拋光至呈現金屬光澤。
[0075]第三步:管口組對。采用內對口器組對管道管口。使用內對口器時，避免對口器在鋼管內表面留下刻痕、磨痕和油污，鋼管組對時不能敲擊鋼管的兩端。管口組對錯邊量應不大于壁厚的10%，且不大于2mm，并使管口組對錯邊量沿管口圓周均勻分布，內錯邊不大于1_。管道接頭組對后的坡口角度a為60°，復合層之間的焊縫間隙b為3.0_，復合層鈍邊 P 為 1.0mm。
[0076]第四步:焊接步驟。管道接頭焊縫的焊接層數如圖1所示。其中I為封焊層，2為根焊層，3、4為過渡焊層，5至n-1為填充焊層，n為蓋面焊層。
[0077]1、焊前檢查。
[0078]檢查設備、指示儀表、開關、電源極性等各旋鈕開關是否到位，線路是否接好，輸氣管接頭是否上緊，焊槍連接口是否松動，導電嘴是否擰緊。調試設備，保證焊接電路正常；檢查氣瓶、氬氣表及進氣管，保證氣體壓力和氣路暢通。
[0079]2、焊接操作。
[0080]焊接前采用感應加熱、電加熱或火焰加熱的方法將焊接管口預熱至100°C，預熱寬度為坡口兩側各80mm范圍內，且應保證預熱溫度均勻；并保持焊接層間的溫度為100°C。
[0081](I)先對焊接管道管口的基層和復合層間的縫隙進行封焊，封焊位置的復合層比基層長2mm，封焊焊接的設備使用川焊DC400或奧太DC500II，封焊的焊絲選用ER309LMo/0 2.5，保護氣體采用氣體純度Ar ^ 99.99%的氬氣，保護氣體的流量8L/min。
[0082](2)根焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用川焊DC400，焊絲選用ER316L/O 2.0mm,采用手工氬弧焊上向焊工藝，焊接電流100A，焊接電壓10V，焊接速度9cm/min，送絲速度為95cm/min，焊絲伸出長度6.5mm，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2.5mm,保護氣體選用氣體純度Ar ^ 99.99%的氬氣，采取背面沖氬保護，保護氣體的氣體流量正面為9L/min、背面為20L/min。
[0083](3)過渡焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用川焊DC400，焊絲選用ER309LMo/0 2.5mm，采用手工氬弧焊上向焊工藝，焊接電流100A，焊接電壓10V，焊接速度8cm/min,送絲速度為95cm/min,焊絲伸出長度7mm,保護氣體選用氣體純度Ar≥99.99%的氬氣，采取背面沖氬保護，保護氣體的氣體流量正面8L/min，背面10L/min，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準。
[0084](4)填充焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用德國TIP TIG焊機，焊絲選用ERNiCrMo-3/O0.9mm,采用半自動焊上向焊工藝，焊接電流180A，焊接電壓11V，焊接速度
7.5cm/min,送絲速度為95cm/min,焊絲伸出長度為15mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2.5mm。
[0085](5)蓋面層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用德國TIP TIG焊機，焊絲選用ERNiCrMo-3/O0.9mm，采用半自動焊上向焊工藝，焊接電流180A，焊接電壓11V，焊接速度5cm/min,送絲速度為95cm/min,焊絲伸出長度為15mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2.5mm。
[0086]如圖1所示,焊接完成后,蓋面層的焊縫寬度W為16mm,蓋面層焊縫表面余高h為
1.5mm，根焊層的焊縫寬度b為3.0mm，鈍邊p為1.2mm。按照標準GB50236-2011《現場設備、工業管道焊接工程施工規范》的要求，對焊接接頭進行檢驗，檢驗的項目包括:外觀檢查、RT檢測和力學性能試驗。
[0087]檢查結果表明:焊縫外觀成形均勻一致，焊縫及其附近表面上未出現裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、凹陷等缺陷；蓋面層焊縫寬度W比外表面坡口寬度每側增加1.5mm，管口外錯邊量不大于壁厚10%,且不大于2mm,焊縫表面余高h在Omm~2mm之間，咬邊深度在
0.2mm~0.5mm之間；進行RT檢測，符合《現場設備、工業管道焊接工程施工規范》射線標準的要求；進行力學性能試驗，其拉伸試驗、刻槽錘斷試驗、彎曲試驗、低溫沖擊試驗、宏觀金相、硬度試驗等均符合NB/T47014-2011標準的要求。
[0088]實施例4:
[0089]第一步:坡口加工。參見圖2，鋼管材質選用SFG-L415QB-BS316L鋼，管徑0 273X(8.8+2) mm，待焊接鋼管的壁厚5為8.8+2mm，坡口型式選用U型坡口，采用機械加工方法將坡口端面加工平整、均勻、光滑。加工后的坡口的相關參數:坡口角度a為60°~65°，鋼管復合層之間的焊縫間隙b為2.0-3.0mm,復合層鈍邊p為0.8~1.5mm。
[0090]第二步:管口清理。清除焊接管道管口表面的鐵銹、渣垢、油脂、油漆和影響焊接質量的其它有害物質，并采用機械方法將管口內外表面坡口兩側各50mm范圍內拋光至呈現金屬光澤。
[0091]第三步:管口組對。采用內對口器組對管道管口。使用內對口器時，避免對口器在鋼管內表面留下刻痕、磨痕和油污，鋼管組對時不能敲擊鋼管的兩端。管口組對錯邊量應不大于壁厚的10%，且不大于2mm，并使管口組對錯邊量沿管口圓周均勻分布，內錯邊不大于1_。管道接頭組對后的坡口角度a為60°，復合層之間的焊縫間隙b為3.0_，復合層鈍邊 P 為 1.0mm。
[0092]第四步:焊接步驟。管道接頭焊縫的焊接層數如圖2所示。其中I為封焊層，2為根焊層，3、4為過渡焊層，5至n-1為填充焊層，n為蓋面焊層。
[0093]1、焊前檢查。
[0094]檢查設備、指示儀表、開關、電源極性等各旋鈕開關是否到位，線路是否接好，輸氣管接頭是否上緊，焊槍連接口是否松動，導電嘴是否擰緊。調試設備，保證焊接電路正常；檢查氣瓶、氬氣表及進氣管，保證氣體壓力和氣路暢通。
[0095]2、焊接操作。
[0096]焊接前采用感應加熱、電加熱或火焰加熱的方法將焊接管口預熱至100°C，預熱寬度為坡口兩側各60mm范圍內，且應保證預熱溫度均勻；并保持焊接層間的溫度為120°C。
[0097](I)先對焊接管道管口的基層和復合層間的縫隙進行封焊，封焊位置的復合層比基層長2.5mm，封焊焊接的設備使用川焊DC400或奧太DC500II，封焊的焊絲選用ER309LMo/0 2.5，保護氣體采用氣體純度Ar ^ 99.99%的氬氣，保護氣體的流量9L/min。
[0098](2)根焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用川焊DC400，焊絲選用ER316L/
02.0mm，采用手工氬弧焊上向焊工藝，焊接電流110A，焊接電壓11V，焊接速度llcm/min，送絲速度為95cm/min，焊絲伸出長度7mm，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2.5mm,保護氣體選用氣體純度Ar ^ 99.99%的氬氣，采取背面沖氬保護，保護氣體的氣體流量正面為9L/min、背面為20L/min。
[0099](3)過渡焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用川焊DC400，焊絲選用ER309LMo/0 2.5mm，采用手工氬弧焊上向焊工藝，焊接電流110A，焊接電壓11V，焊接速度llcm/min,送絲速度為100cm/min,焊絲伸出長度6mm,保護氣體選用氣體純度Ar≥99.99%的氬氣，采取背面沖氬保護，保護氣體的氣體流量正面9L/min，背面12L/min，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準。
[0100](4)填充焊層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用德國TIP TIG焊機，焊絲選用ERNiCrMo-3/O0.9mm,采用半自動焊上向焊工藝，焊接電流185A，焊接電壓11V，焊接速度8cm/min,送絲速度為95cm/min,焊絲伸出長度為15mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2mm。
[0101](5)蓋面層焊接，其焊接工藝參數如下:設備選用德國TIP TIG焊機，焊絲選用ERNiCrMo-3/O0.9mm,采用半自動焊上向焊工藝，焊接電流180A，焊接電壓IIV，焊接速度5cm/min,送絲速度為100cm/min,焊絲伸出長度為15mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為3_。
[0102]如圖2所示,焊接完成后,蓋面層的焊縫寬度W為14mm,蓋面層焊縫表面余高h為2mm，根焊層的焊縫寬度b為3.0mm，鈍邊p為1.2mm。按照標準GB50236-2011《現場設備、工業管道焊接工程施工規范》的要求，對焊接接頭進行檢驗，檢驗的項目包括:外觀檢查、RT檢測和力學性能試驗。
[0103]檢查結果表明:焊縫外觀成形均勻一致，焊縫及其附近表面上未出現裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、凹陷等缺陷；蓋面層焊縫寬度W比外表面坡口寬度每側增加1.5mm，管口外錯邊量不大于壁厚10%,且不大于2mm,焊縫表面余高h在Omm~2mm之間，咬邊深度在
0.2mm~0.5mm之間；進行RT檢測，符合《現場設備、工業管道焊接工程施工規范》射線標準的要求；進行力學性能試驗，其拉伸試驗、刻槽錘斷試驗、彎曲試驗、低溫沖擊試驗、宏觀金相、硬度試驗等均符合NB/T47014-2011標準的要求。
[0104]本發明提供的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，可廣泛應用于管徑不小于DN80mm的管道流水焊接作業，其中DN200-DN700為最佳的適用管徑，本發明采用手工氬弧焊和半自動氬弧焊相結合的焊接工藝，解決了雙金屬復合管僅靠手工焊接施工造成的焊接速度慢、工人勞動強度大、及焊接熱輸入量大而影響不銹鋼層耐蝕性等難題，避免了常規填充蓋面焊焊接熱輸入較大而造成在封焊部位焊接應力集中的問題，有效解決環焊接頭焊縫背面存在咬邊、凹陷、焊縫內裂紋、夾渣等缺陷，降低了焊道表面清理成本，增加了熔敷金屬厚度，提高了焊接的質量和焊接速度。
[0105]最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，先對焊接管道管口預處理，然后依次進行根焊層焊接、過渡層焊接、填充層焊接和蓋面層焊接，其特征在于: 所述焊接管道管口預處理中，封焊位置的管口不銹鋼復合層比基層長l_3mm，采用手工或半自動氬弧對不銹鋼復合層和基層間的縫隙封焊； 所述根焊層焊接采用手工氬弧上向焊工藝，焊接工藝參數為:焊接電流80-120A，焊接電壓9-12V,焊接速度6-12cm/min,送絲速度為90-100cm/min,焊絲伸出長度6-8mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2-3mm，沖氬保護的正面氣體流量6-10L/min、背面氣體流量15_25L/min ； 所述過渡層焊接采用手工氬弧上向焊工藝，焊接工藝參數為:焊接電流90-120A，焊接電壓9-12V,焊接速度6-12cm/min,送絲速度為90-100cm/min,焊絲伸出長度6_8mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，沖氬保護的正面氣體流量6-10L/min，背面氣體流量5_15L/min ； 所述填充層焊接采用半自動焊上向焊工藝，焊接工藝參數為:焊接電流170-190A，焊接電壓10-12V，焊接速度7-8cm/min，送絲速度為90-100cm/min，焊絲伸出長度為6_20mm，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2-3_ ； 所述蓋面層焊接采用半自動焊上向焊工藝，焊接工藝參數為:焊接電流170-190A，焊接電壓10-12V,焊接速度4-6cm/min,送絲速度為90-100cm/min,焊絲伸出長度為6_20mm,擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準，熔敷金屬厚度為2-3_。
2.根據權利要求1所述的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，其特征在于:所述根焊層焊接和過渡層焊接選用的焊接設備為川焊DC400或奧太DC500II，所述填充層焊接和蓋面層焊接選用的 焊接設備為德國TIP TIG氬弧半自動焊機或米勒氬弧半自動焊機。
3.根據權利要求1所述的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，其特征在于:所述根焊層焊接選用的焊絲為ER316L/0 2.0mm，所述過渡層焊接選用的焊絲為ER309LMo/0 2.5mm,所述填充層焊接選用的焊絲為ERNiCrMo-3/O0.9mm,所述蓋面層焊接選用的焊絲為ERNiCrMo-3/O0.9mm?
4.根據權利要求1-3任一項所述的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，其特征在于:所述焊接中的保護氣體選用氣體純度> 99.99%的Ar。
5.根據權利要求1所述的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，其特征在于:所述焊接管道的坡口為不含內襯墊的外根焊坡口，所述坡口型式為V型坡口、U型坡口或復合V型坡□。
6.根據權利要求5所述的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，其特征在于:所述管道坡口組對后的組對間隙為2.0-3.5mm，所述管道坡口組對外錯邊量不大于壁厚的10%，且不大于2mm,所述管道坡口組對內錯邊不能超過1mm。
7.根據權利要求6所述的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，其特征在于:所述管道坡口在焊接前應預熱至5-150°C，預熱寬度不小于所述管道坡口兩側各100mm，保證焊接層間的溫度應為60-150°C。
8.根據權利要求5所述的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，其特征在于:所述V型坡口的具體參數為:坡口角度為44° -65°，鈍邊為0.5-1.5mm，焊縫間隙為2.0-3.5mm。
9.根據權利要求8所述的雙金屬復合管半自動氬弧焊接方法，其特征在于:所述V型坡口的坡口角度為55° -65°， 鈍邊為0.8-1.5mm，焊縫間隙為2.5-3.5mm。
【文檔編號】B23K9/16GK103586566SQ201310504555
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月23日 優先權日:2013年10月23日
【發明者】王京, 張成杰, 王成, 楊建強, 蒲江濤, 劉愛軍, 葉建波, 馬文賀, 吳愛軍, 王新, 張峰, 王伏新, 胡瑞海 申請人:中國石油天然氣集團公司, 新疆石油工程建設有限責任公司