2205雙相內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管焊接工藝（1)

我國(guó)每年腐蝕損失達(dá)5 000億元，管道腐蝕占到相當(dāng)大的比例。其中，管道腐蝕最嚴(yán)重的領(lǐng)域是能源領(lǐng)域，而目前管道應(yīng)用最廣泛、腐蝕最嚴(yán)重的是碳鋼管。長(zhǎng)期以來人們開發(fā)了各種技術(shù) 來防止流體對(duì)管道的腐蝕，如在管道內(nèi)涂、鍍、滲、襯耐蝕層，在流體中添加緩蝕劑以及使用耐蝕合金等。多年實(shí)踐證明，耐蝕合金管是能源行業(yè)理想的防腐蝕管道材料，但是，阻礙耐蝕合金管全面替代碳鋼管應(yīng)用的最大障礙是其價(jià)格昂貴以及大部分耐蝕合金的強(qiáng)度低于碳鋼管。

為了綜合利用碳鋼和耐蝕合金的優(yōu)點(diǎn)，即碳鋼優(yōu)良力學(xué)性能和低廉價(jià)格，以及耐蝕合金優(yōu)異的耐蝕性能，1994年，德國(guó)的BUTTING公司發(fā)明了雙金屬復(fù)合管。近年來，雙金屬復(fù)合管在石化行業(yè)應(yīng)用業(yè)績(jī)顯著。1998年，美國(guó)石油學(xué)會(huì)制訂出 API 5LD《內(nèi)覆或襯里耐腐蝕合金復(fù)合鋼管規(guī)范》，極大地推動(dòng)了雙金屬復(fù)合管的應(yīng)用和發(fā)展。

如今，隨著高含硫油氣資源開采、海上油氣開發(fā)以及油氣高壓輸送技術(shù)的推廣，對(duì)高強(qiáng)度防腐蝕管材的需要更加迫切，雙金屬復(fù)合管迅速向以髙強(qiáng) 度合金鋼管與雙相不銹鋼和鎳基合金之間相互組合方向轉(zhuǎn)移。而2205雙相不銹鋼以其優(yōu)越的力學(xué) 性能，良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、疲勞磨損腐蝕，可焊性強(qiáng)等特點(diǎn)，在石油天然氣輸送、海洋工程、化學(xué)工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

目前，國(guó)內(nèi)外管道制造行業(yè)在2205雙相不銹鋼作為襯里的新型雙金屬復(fù)合管的研制方面還處于起步階段。為了進(jìn)一步拓展雙金屬復(fù)合管市場(chǎng)對(duì)該產(chǎn)品的焊接工藝進(jìn)行了評(píng)定,為該產(chǎn)品的市場(chǎng)推廣和應(yīng)用進(jìn)行了良好的技術(shù)儲(chǔ)備。

1.1試驗(yàn)材料

焊接試驗(yàn)采用的是2205不銹鋼內(nèi)襯的雙金屬復(fù)合管，復(fù)合管規(guī)格為Φ114x（7+2）mm。

2205雙相不銹鋼材料執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為API 5LD《內(nèi)覆或襯里耐腐蝕合金復(fù)合鋼管規(guī)范》，采用瑞典 Avesta公司生產(chǎn)的2205雙相不銹鋼薄板，通過制管機(jī)生產(chǎn)2205雙相不銹鋼襯管,規(guī)格為Φ97mmx2mm。2205雙相不銹鋼的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表1、表2。

20鋼管執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為08/1 8163—1999《輸送流體用無縫鋼管》，規(guī)格為如114x7mm。20 鋼的化學(xué)成分及力學(xué)性能見表3、表4。

1.2焊接方法及焊接材料的選擇 ‘

1.2.1焊接方法

2205不銹鋼雙金屬復(fù)合管具有特殊結(jié) 構(gòu)，為了保證襯層的金相組織和耐腐蝕性，要求在復(fù)合管環(huán)焊時(shí)，先焊接2205雙相不銹鋼襯層，然后進(jìn)行20鋼基管焊接。采用多層/多道焊，有利于整個(gè)焊縫性能的改善。我們?cè)O(shè)計(jì)的復(fù)合管環(huán)焊坡口形式及焊接次序如圖1所示。

從圖1中可以看出，復(fù)合管焊接工藝主要包括封焊、打底焊、過渡焊、填充焊和蓋面焊5個(gè)部分，焊接方法采用的是手工鎢極氬弧焊(TIG)和手工電弧焊(SMAW)，其中封焊和打底焊為(TIG)，其他均為(SMAW)焊接坡口角度為44。±4。，鈍邊長(zhǎng)度2 ~3 mm，對(duì)焊間隙為2 mm。

1.2.2焊接材料的選擇

2205雙相不銹鋼襯層焊接材料選用原則是: 焊材比2205不銹鋼w（Ni）高2%-4%，目的在于促進(jìn)焊接接頭在高溫下形成的鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)樽銐?/span> 的奧氏體組織，確保焊縫中奧氏體相占優(yōu)勢(shì)。因此，封焊和打底焊采用的是ER2209焊絲，直徑 0.9mm。ER2209不銹鋼焊絲的化學(xué)成分見表5。

在20鋼基管焊接的焊材選擇上，普通碳鋼管的焊接作為成熟的焊接工藝，采用E4315焊條焊接即可。但是，基于2205雙相內(nèi)襯不銹鋼復(fù)合管焊接工藝的選擇，我們選擇了不同的焊接材料進(jìn)行基管焊接試驗(yàn):E2209 - 17雙相不銹鋼低氫焊條和 E4315低氫型焊條，規(guī)格分別為Φ2.5mm 和Φ3.2mm。E2209 -17和E4315焊條的化學(xué)成分如表6、表7所示。