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内衬不锈钢复合钢管的焊接顺序为先焊复合层, 后焊基层, 即封焊层→打底焊层→过渡层→填充层→盖面层。 其中的技术措施主要包括以下几点: (1) 管子对焊组对时, 其内壁应齐平, 内壁错边量不宜超过管壁厚度的 10%,且应≤2 mm。 (2) 焊接时, 应尽量采用多层焊, 各焊层焊道的接头应尽量错开。焊道不宜太宽太厚, 以免增加坡口加工量, 焊道成形均匀、 美观。 (3) 点固焊时管内必须充氩, 以保证点固焊焊缝质量。 打底焊时,仰焊位置采用内填丝, 立焊、 平焊位置采用外填丝法进行焊接。 (4) 应在坡口内引弧, 禁止在非焊接部位引弧, 接弧处应保证焊透与熔合, 熄弧时应填满弧坑, 焊接即将结束时, 应减小氩气流量, 防止气压过大使焊缝产生凹陷。 (5) 焊丝不能与钨极接触或直接深入电弧的弧柱区, 防止破坏电弧的稳定和产生夹钨缺陷, 焊丝端部不得退出保护区, 防止焊丝氧化。
国内海管一般采用碳钢海管, 尚未引入不锈钢复合管。 不锈钢复合管由于其结构特殊性, 对焊接保护及铺设方式要求较高。 如何使用铺管船完成不锈钢复合海管铺设工作, 成为项目执行的一个重点。 在项目准备及施工过程中, 采用了一系列先进工艺, 不断优化作业流程, 终形成一套较成熟的不锈钢复合海管铺设工艺, 完成了国内首条不锈钢复合海管铺设工作。不锈钢复合管焊接的关键问题是焊缝的抗腐蚀问题, 而焊缝是否抗腐蚀取决于封底焊缝的焊接质量。 由于不锈钢导热系数小, 焊接时高温停留时间不宜太长, 且与空气接触易氧化, 所以焊接复合层时应选择热输入量小的焊接方法。 同时, 由于复合管的焊接顺序为先焊复合层, 后焊基层, 所以,复合层的焊接质量是整个焊接过程中为重要的, 应考虑采用焊接质量高的焊接方法。 由于不锈钢复合钢管的两种材质具有不同化学成分和物理性能, 在焊接过程中, 很容易造成碳及合金元素的扩散, 引起焊接接头性能恶化,影响焊接质量。
因此, 要想很好地完成不锈钢复合管过渡层的焊接, 对于焊接材料的选取(根据舍弗勒相图)、 焊工的资质、 焊接坡口型式、 及焊接工艺参数都有特定的要求。 为了避免不锈钢层与基体界面处出现的合金元素的稀释、 碳元素的迁移等, 过渡层的焊接是保证复合管焊接质量的关键。 [8] 由于内衬不锈钢复合钢管生产工艺和技术的限制, 目前, 国产的复合管的基层和复合层还不能完全熔焊在一起, 因此在实际焊接中具有一定难度。 内衬不锈钢复合钢管的复合层和基层之间没有熔焊在一起, 所以在组对焊接前必须进行封焊, 根据不锈钢管的焊接特点, 在焊接过程中当热输入较大, 冷却较慢时, 易产生热裂纹、 变形等缺陷。 而 GTAW 焊的热输入较小, 且氩气流除可以保护高温金属外, 还具有一定的冷却作用, 能提高焊缝抗裂能力, 同时钨极电弧稳定, 即在很小的焊接电流下仍可稳定燃烧, 特别适用于薄壁管的焊接。 因此, 封焊层采用 GTAW 焊接。 钨极直径根据管壁厚选择, 管壁越厚所需焊接电流越大, 即钨极直径越大。 因衬管壁厚为 1.5~2mm (衬管厚度), 因此, 采用准 2.5 mm 的 WCe-20 钨极, 喷嘴直径为 10 mm。