1. 概述

雙金復(fù)合剛管是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種新材料，它的內(nèi)層是不銹鋼管，外層嵌套碳鋼管或低合金鋼管，采用旋壓復(fù)合工藝使兩者緊密貼合，使其既擁有不銹鋼優(yōu)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(jié)約建造成本。雙金屬?gòu)?fù)合管特別適合對(duì)輸送管道有較高要求的介質(zhì)，如凝析油本身含有大量腐蝕介質(zhì)，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(hù)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(hù)成本則能夠降低較多。雙金屬?gòu)?fù)合管在今后的石油石化生產(chǎn)中將成為不可或缺的材料，因此掌握雙金屬?gòu)?fù)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(lǐng)石油石化領(lǐng)域提供技術(shù)支持。

2. 焊接工藝制定

（1）背景簡(jiǎn)介 紅淺1井區(qū)火驅(qū)先導(dǎo)試驗(yàn)區(qū)是新疆油田公司的一項(xiàng)重要試點(diǎn)工程，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)輸送介質(zhì)多為油氣混和液，含H2S、HCl等腐蝕性介質(zhì)的比例較高?；诖嗽?，試驗(yàn)區(qū)內(nèi)選用了雙金屬?gòu)?fù)合管作為輸送管道。應(yīng)用雙金屬?gòu)?fù)合管在新疆油田公司來(lái)說(shuō)還是第一次，對(duì)于承建這項(xiàng)工程的我公司來(lái)說(shuō)，開(kāi)發(fā)雙金屬?gòu)?fù)合管的焊接方法和焊接工藝已勢(shì)在必行。

（2）對(duì)材料進(jìn)行分析論證

由于組成雙金復(fù)合剛管的基層和復(fù)合層是通過(guò)復(fù)合旋壓工藝使其緊密貼合在一起，而不屬于原子間結(jié)合，其間存在縫隙，不銹鋼在內(nèi)層，碳鋼在外層，在焊接過(guò)程中不銹鋼與碳鋼需要接觸，因此會(huì)造成以下幾方面的問(wèn)題：①?gòu)?fù)合層是304材質(zhì)不銹鋼，且復(fù)合層的壁厚較小，僅有2mm，且不銹鋼復(fù)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(huì)非常大。②不銹鋼復(fù)合層與基層20鋼之間存在間隙，在焊接過(guò)程中飛濺物、雜質(zhì)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(shí)，周?chē)諝夂捅Ｗo(hù)氣氬氣都會(huì)在間隙中流動(dòng)，隨著焊接過(guò)程進(jìn)行，焊縫區(qū)域溫度場(chǎng)的不斷變化，間隙內(nèi)的氣體受熱空氣流動(dòng)速度加快，流動(dòng)方面不斷變化，會(huì)影響焊接區(qū)域的氣體保護(hù)效果，很有可能造成焊接缺陷。④不銹鋼復(fù)合層焊接完成后就要焊接基層，而基層材質(zhì)為20鋼，其焊層與不銹鋼所在的焊層必然會(huì)緊密連接，那么向不銹鋼焊層滲碳也將在所難免，對(duì)不銹鋼根焊層的防腐蝕性能會(huì)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(gè)問(wèn)題及其他方面，我們進(jìn)行了論證，并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，最終確定了焊接方法：①采用手工鎢極氬弧焊將復(fù)合層與基層之間的間隙進(jìn)行封堵焊接，封堵焊縫的熔敷金屬覆蓋不銹鋼復(fù)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(jīng)濟(jì)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(shí)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(shè)計(jì)、坡口形式和焊層 選用V形對(duì)接坡口，坡口角度α為55°～65°，組對(duì)間隙b為2.0～3.0mm，對(duì)口錯(cuò)邊量控制在1.0mm以內(nèi)

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

4. 結(jié)語(yǔ)

焊接工藝試驗(yàn)所得到的焊接接頭正反面成形美觀，焊縫金屬?zèng)]有被氧化，保護(hù)良好，焊接接頭無(wú)缺陷，各項(xiàng)力學(xué)性能優(yōu)良。通過(guò)嚴(yán)格控制焊接工藝，過(guò)渡層焊縫金屬未被碳鋼層稀釋?zhuān)讳P鋼焊縫金屬中合金元素含量沒(méi)有明顯降低，過(guò)渡層起到了較好的保護(hù)作用。

生產(chǎn)實(shí)踐證明，雙金復(fù)合剛管焊接方法和工藝的成功開(kāi)發(fā)填補(bǔ)了公司的技術(shù)空白，提高了公司在今后市場(chǎng)開(kāi)發(fā)中的核心競(jìng)爭(zhēng)力。