2205雙相內(nèi)襯不銹鋼復合管焊接工藝（1)

我國每年腐蝕損失達5 000億元，管道腐蝕占到相當大的比例。其中，管道腐蝕最嚴重的領域是能源領域，而目前管道應用最廣泛、腐蝕最嚴重的是碳鋼管。長期以來人們開發(fā)了各種技術來防止流體對管道的腐蝕，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用的最大障礙是其價格昂貴以及大部分耐蝕合金的強度低于碳鋼管。

為了綜合利用碳鋼和耐蝕合金的優(yōu)點，即碳鋼優(yōu)良力學性能和低廉價格，以及耐蝕合金優(yōu)異的耐蝕性能，1994年，德國的BUTTING公司發(fā)明了雙金屬復合管。近年來，雙金屬復合管在石化行業(yè)應用業(yè)績顯著。1998年，美國石油學會制訂出 API 5LD《內(nèi)覆或襯里耐腐蝕合金復合鋼管規(guī)范》，極大地推動了雙金屬復合管的應用和發(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的推廣，對高強度防腐蝕管材的需要更加迫切，雙金屬復合管迅速向以髙強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)越的力學性能，良好的耐氯化物應力腐蝕、點蝕、疲勞磨損腐蝕，可焊性強等特點，在石油天然氣輸送、海洋工程、化學工業(yè)等行業(yè)得到了廣泛的應用。

目前，國內(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合管的研制方面還處于起步階段。為了進一步拓展雙金屬復合管市場對該產(chǎn)品的焊接工藝進行了評定,為該產(chǎn)品的市場推廣和應用進行了良好的技術儲備。

1.1試驗材料

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

2205雙相不銹鋼材料執(zhí)行標準為API 5LD《內(nèi)覆或襯里耐腐蝕合金復合鋼管規(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雙相不銹鋼的化學成分及力學性能見表1、表2。

20鋼管執(zhí)行標準為08/1 8163—1999《輸送流體用無縫鋼管》，規(guī)格為如114x7mm。20 鋼的化學成分及力學性能見表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，要求在復合管環(huán)焊時，先焊接2205雙相不銹鋼襯層，然后進行20鋼基管焊接。采用多層/多道焊，有利于整個焊縫性能的改善。我們設計的復合管環(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。，鈍邊長度2 ~3 mm，對焊間隙為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。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)襯不銹鋼復合管焊接工藝的選擇，我們選擇了不同的焊接材料進行基管焊接試驗: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焊條的化學成分如表6、表7所示。