冶金復(fù)合雙金屬管材的焊接技術(shù)探究

李占松

摘 要：在如今的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，冶金復(fù)合雙金屬管材在焊接的過(guò)程中容易出現(xiàn)多種問(wèn)題，例如合金元素?zé)龘p、背面氧化成形問(wèn)題、層間未熔合、熔池金屬塌陷等，這些問(wèn)題的出現(xiàn)將會(huì)對(duì)冶金復(fù)合雙金屬管材的質(zhì)量造成嚴(yán)重影響。筆者將結(jié)合冶金復(fù)合雙金屬管材的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行著手，再根據(jù)復(fù)合雙金屬管材的焊接原則為基礎(chǔ)，對(duì)焊接的方法、管材的設(shè)計(jì)與焊接的材料進(jìn)行深入探討分析，以期可以讓復(fù)合雙金屬管材的焊接技術(shù)能夠更加成熟，探討出更適合我國(guó)工業(yè)行業(yè)的復(fù)合雙金屬管材的焊接與檢測(cè)技術(shù)，并構(gòu)建相應(yīng)的耐腐蝕性能體系。

關(guān)鍵詞：冶金 復(fù)合雙金屬管材 焊接技術(shù)

中圖分類號(hào)：TG457.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（b）-0091-02

雙金屬?gòu)?fù)合管擁有著多重的特性與優(yōu)點(diǎn)，包括耐腐蝕性強(qiáng)、價(jià)格便宜和較高的承壓能力等，已經(jīng)在我國(guó)得到了越來(lái)越多的推廣使用，涵蓋了油田、油氣、海底管道、陸地油田等多個(gè)領(lǐng)域。而雙金屬?gòu)?fù)合管材擁有著特殊的結(jié)構(gòu)，其需要保證極強(qiáng)的耐腐蝕性和對(duì)力學(xué)特殊的要求，所以導(dǎo)致了它的焊接過(guò)程的復(fù)雜性。在雙金屬?gòu)?fù)合管的焊接過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)多層焊的現(xiàn)象，也就直接導(dǎo)致了對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合管焊接難度的增加，技術(shù)性較為復(fù)雜。因此如何對(duì)復(fù)合雙金屬管材進(jìn)行大范圍的焊接就成為了目前的一大難題，需要積極的面對(duì)與討論解決。

1 復(fù)合雙金屬管材的制作工藝

復(fù)合雙金屬管材的制作工藝與普通的管材制作工藝類似，都是由兩個(gè)階段構(gòu)成的：成型與焊接，所以一般的焊接鋼管所使用的設(shè)備也可以用于雙金屬冶金復(fù)合管。

1.1 螺旋縫成型

螺旋縫焊管成型是雙金屬冶金復(fù)合管的一種主流的成型方式，通過(guò)相應(yīng)的具體工藝操作后，就可以實(shí)現(xiàn)用負(fù)荷卷板制造出雙金屬冶金復(fù)合管。為了防止普通焊接所經(jīng)常出現(xiàn)的基層碳鋼成分過(guò)渡到復(fù)合層的情況發(fā)生，可以采取預(yù)精焊“兩步法”進(jìn)行焊接。不但可以有效解決以上的問(wèn)題，還可以保障復(fù)合雙金屬管材的耐腐蝕性，不會(huì)因?yàn)楹附邮軣岫档?，可以保證其的性能均衡。

1.2 JCO或者UO成型

一般直縫埋弧焊管成型技術(shù)也會(huì)在雙金屬?gòu)?fù)合管材的焊接過(guò)程中使用到，經(jīng)常性的會(huì)在JCO和UO的成型中出現(xiàn)。使用JIO、UO的成型方法為復(fù)合雙金屬管材進(jìn)行焊接的特點(diǎn)是工藝技術(shù)相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要保障其的復(fù)合層耐腐蝕性能夠達(dá)到相關(guān)的要求，保障雙金屬冶金復(fù)合管材的力學(xué)性能不會(huì)受到影響即可。利用JCO或UO成型的辦法可以大幅度的使得工業(yè)的成本降低。

1.3 連續(xù)輥軋成型方法

連續(xù)輥軋成型方法的目的是將復(fù)合鋼板進(jìn)行連續(xù)的卷制后，形成最終的圓筒形狀，通常會(huì)利用低合金鋼或者高頻電阻焊等進(jìn)行焊接完成。

2 焊接的方式

根據(jù)實(shí)際的情況，不同的冶金復(fù)合雙金屬管材有著不同的成型方式，而在成型的過(guò)程中也需要相應(yīng)的焊接工藝進(jìn)行焊接。

2.1 基體的焊接

基體的金屬通常會(huì)選擇低合金鋼或者碳鋼，主要的焊接方式是埋弧焊、氣體保護(hù)焊和高頻電阻焊。選擇不一樣的焊接方式，造成的坡口的形式也就大不相同。為了保障焊接的質(zhì)量水平和焊縫能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，在焊接的設(shè)計(jì)階段需要合理選擇鈍邊與坡口的角度。

2.2 復(fù)合層焊接

復(fù)合層的特點(diǎn)是基體比較輕薄，根據(jù)不銹鋼自身的特性，在焊接的過(guò)程中由于會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致熱應(yīng)力也會(huì)很大，造成的直接后果就是會(huì)使得很薄的復(fù)合層出現(xiàn)變形，甚至直接燒穿。焊接過(guò)程中往往還會(huì)對(duì)復(fù)合層的金屬造成不同程度的破壞，以及因?yàn)榇罅繜崃康漠a(chǎn)生而導(dǎo)致雙金屬的耐腐蝕性降低，在焊接的過(guò)程中要盡量避免以上問(wèn)題的發(fā)生。要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行焊接方法的相應(yīng)選擇，要在設(shè)計(jì)階段就明確焊接的順序和更適合的坡口形式。等離子焊、熔化極氣體保護(hù)焊、帶極電渣堆焊等方法是主要的復(fù)合層焊接方法。

3 冶金復(fù)合雙金屬管材的焊接技術(shù)的監(jiān)測(cè)與耐腐蝕性

無(wú)論是埋弧焊還是螺旋縫，都要根據(jù)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)情況才能選擇合適的復(fù)合層焊接工藝，以達(dá)到對(duì)冶金復(fù)合雙金屬管材批量生產(chǎn)的目的。而在大批量生產(chǎn)的過(guò)程中，就需要對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)化的管理監(jiān)測(cè)與耐腐蝕性的考驗(yàn)。

如今在國(guó)外的冶金復(fù)合雙金屬管材的焊接技術(shù)討論中，MIG設(shè)備與工藝開(kāi)始逐漸流行開(kāi)來(lái)，其的特點(diǎn)就是具有較高的焊接效率，但缺點(diǎn)則是需要打磨層間的接頭處位置，而且由于技術(shù)層面還不成熟，導(dǎo)致了質(zhì)量并不能普遍達(dá)到要求，返修率偏高等現(xiàn)象。這就需要嚴(yán)格的二次監(jiān)測(cè)，來(lái)保障焊接的質(zhì)量。另外，采用TIG的焊接工藝，雖然可以實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量的提升、不需要打磨層間、無(wú)飛濺等，但焊接的效率仍然是一個(gè)問(wèn)題，有待加強(qiáng)與提高。

TIP、TIG是目前最為先進(jìn)的焊接技術(shù)，其不但具有TIG的焊接質(zhì)量，還兼?zhèn)淞薓IG的熔敷效率，其原理則是先利用焊絲的攪拌破壞金屬熔池的表面張力，改變?nèi)鄯蟮奶匦?，提升熔敷效率，還能剔除雜質(zhì)，讓焊縫的力學(xué)和冶金性能得到保留。

由于受到現(xiàn)實(shí)因素的制約，加工成本需要得到有效控制，焊接的時(shí)間周期也有著明確的限制，導(dǎo)致了目前普遍使用的都是機(jī)械復(fù)合管，而機(jī)械復(fù)合管由于自身的特性，在兩層材料之間有縫隙，直接導(dǎo)致了在檢測(cè)時(shí)往往發(fā)生焊縫中缺陷混淆的事件。對(duì)于其的檢測(cè)方式如今一般會(huì)使用AUT檢測(cè)技術(shù)。

由于焊接對(duì)于冶金復(fù)合雙金屬管材是一項(xiàng)十分重要的步驟，焊縫又往往是管道中最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)，所以需要對(duì)冶金復(fù)合雙金屬管材耐腐蝕的性能進(jìn)行深入探討。要積極構(gòu)建對(duì)冶金雙金屬管焊縫耐腐蝕性的評(píng)級(jí)系統(tǒng)，規(guī)范相關(guān)的操作，提升檢測(cè)人員的自身專業(yè)素質(zhì)和水平，嚴(yán)格遵守相關(guān)的焊接工藝要求和標(biāo)準(zhǔn)。還要將所研究出的耐腐蝕性體系進(jìn)行大力推廣。

4 結(jié)語(yǔ)

作為一種全新的管材材料，復(fù)合雙金屬管材依靠著自身超強(qiáng)的耐腐蝕性和低廉的價(jià)格，已經(jīng)得到了越來(lái)越多的肯定和使用。在我國(guó)雙金屬?gòu)?fù)合管雖然也得到了一定程度的使用，但所涉及的范圍還是不夠大，而且技術(shù)層面也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到行業(yè)所要求的標(biāo)準(zhǔn)。特別是在焊接以及技術(shù)方面，我國(guó)還與其他的發(fā)達(dá)國(guó)家有著一定的距離，最關(guān)鍵的是在雙金屬?gòu)?fù)合管的耐腐蝕性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的評(píng)價(jià)體系上，還是有著很大的空白和缺陷，需要得到更多的關(guān)注與彌補(bǔ)。我國(guó)的相關(guān)部門與單位要積極完善技術(shù)，提升自身的專業(yè)能力，只有有效解決了以上的問(wèn)題，才能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)合雙金屬管材在我國(guó)的廣泛推廣和應(yīng)用。

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