复合钢管焊接技术的应用

1、 缅甸第五化肥厂10 10万吨/ /年合成氨、15 15万吨/ /尿素 工程提高361Lmod361Lmod超低碳不锈钢高压管道焊接质量摘摘 要要本本成成果果主主要要内内容容主题词主题词：复合钢管复合钢管 焊接焊接 焊接工艺焊接工艺对问题提出了一些行之有效对问题提出了一些行之有效效的措施效的措施复合钢管焊接时焊接工复合钢管焊接时焊接工艺的基本要求艺的基本要求对施工过程中遇到的问题对施工过程中遇到的问题进行了分析进行了分析 山西潞安山西潞安1616万吨万吨/ /年煤基合成油示范装置年煤基合成油示范装置工程是国家煤制油重点工程之一工程是国家煤制油重点工程之一, ,工程中的复工程中的复合钢管焊接在我

2、公司首次施工合钢管焊接在我公司首次施工, ,而且工期紧、而且工期紧、难度大难度大. .工程中有复合钢管工程中有复合钢管380380米，由我单位米，由我单位与中煤与中煤6969处施工，其中我单位施工处施工，其中我单位施工210210米，米，此管线为放空管线，其内的介质为此管线为放空管线，其内的介质为CO2CO2、HSHS、甲醇挥发气等易燃、易爆、易腐蚀、刺激性甲醇挥发气等易燃、易爆、易腐蚀、刺激性的放空气体，管径为的放空气体，管径为10201020 （10+110+1），管道材），管道材质为碳钢管内衬不锈钢质为碳钢管内衬不锈钢. .工程概述工程概述优势碳钢管内衬不锈钢的复合管为碳钢管内衬不锈钢的

3、复合管为防止介质对碳钢的腐蚀防止介质对碳钢的腐蚀,增加增加使用寿命使用寿命,减少成本。在焊接减少成本。在焊接过程中焊工易于掌握施焊。过程中焊工易于掌握施焊。现状现状这种材料的管道虽然还未大面积这种材料的管道虽然还未大面积的应用的应用,但此种材料作为对不锈但此种材料作为对不锈钢材料的替代品钢材料的替代品,具有广阔的市具有广阔的市场前景。场前景。1 1焊接设备及材料焊接设备及材料在根焊时采用短弧、小电流快在根焊时采用短弧、小电流快速焊接方法；根部成形好。速焊接方法；根部成形好。焊焊 接接 设设 备备焊接设备使用的是可以焊接碳钢、不焊接设备使用的是可以焊接碳钢、不锈钢管道的普通焊机，要求焊接设备锈钢

4、管道的普通焊机，要求焊接设备在使用中应能保持性能稳定，长时间在使用中应能保持性能稳定，长时间工作无过热、过流和欠压等现象；工作无过热、过流和欠压等现象；性性 能能操操 作作电焊机的动铁芯中采用防震电焊机的动铁芯中采用防震结构，焊机振动小，噪音低，结构，焊机振动小，噪音低，焊接电流稳定，可以根据施焊接电流稳定，可以根据施工对象的特点、要求，选用工对象的特点、要求，选用交或直流电流进行焊接。交或直流电流进行焊接。我们使用的是凯达尔电焊机我们使用的是凯达尔电焊机有限公司生产的有限公司生产的ZXE1ZXE1系列交系列交直流弧焊机直流弧焊机ZXE1-500ZXE1-500。焊焊 接接 设设 备备使用设备

5、使用设备焊机优势焊机优势 这种焊机除能满足焊接操作性能外，这种焊机除能满足焊接操作性能外，还设计了弧焊变压器、交直流转换开关，还设计了弧焊变压器、交直流转换开关，弧焊变压器采用梯形动铁芯结构，移动弧焊变压器采用梯形动铁芯结构，移动动铁芯位置，可获得不同的焊接电流，动铁芯位置，可获得不同的焊接电流，保证了焊接工艺的需要，而且焊机与以保证了焊接工艺的需要，而且焊机与以往相比体积小占地小，还能承受网络电往相比体积小占地小，还能承受网络电压压10%的波动。的波动。1 1焊接设备及材料焊接设备及材料如天津大桥焊材有限公如天津大桥焊材有限公司的司的“大桥牌大桥牌” E4303E4303焊条，锦州麒麟焊材有

6、焊条，锦州麒麟焊材有限公司的限公司的“锦麒麟锦麒麟牌牌”E308-16E308-16焊条等。焊条等。所用的焊条所用的焊条根据国家标根据国家标准在国内多准在国内多家生产厂家家生产厂家生产。生产。因所用的焊条比因所用的焊条比较常用、常见，较常用、常见，而且使用的时间而且使用的时间长，在燃烧性、长，在燃烧性、稳定性等方面相稳定性等方面相对比较稳定。对比较稳定。焊接材料及母材焊接材料及母材碳钢焊条、不锈钢焊条碳钢焊条、不锈钢焊条表表1 1 复合管焊接选用条件复合管焊接选用条件 根据根据JB/T4709-2000标准，常用焊接焊条的匹配标准，常用焊接焊条的匹配可按表可按表1来选择。来选择。管材管材Q23

7、5A+304选用焊条选用焊条基层基层 Q235-AJ422或或J427 过渡层过渡层Q235-A+304A302复合层复合层304A102 本工程中使用的复合钢管为天津市静海县水利钢管厂按照标准Q/Hc003生产的焊接复合钢管，其化学成分和力学性能见表2。复复 合合 钢钢 管管焊接材料及母材焊接材料及母材1 1焊接设备及材料焊接设备及材料表2 焊接复合钢管母材化学成分和力学性能本工程中使用的复合管道本工程中使用的复合管道防腐后的复合管道防腐后的复合管道碳钢部分碳钢部分不锈钢部分不锈钢部分本工程中使用的复合管道 按照规范要求，基层碳钢部分使用的是J422,过渡层部分使用的是A302，复层不锈钢部

8、分使用的是A102，使用的焊条直径都为3.2。焊条化学成分和力学性能见3。 复合钢管所用的焊条复合钢管所用的焊条 复合管焊接使用的焊条为工程中常用的焊条复合管焊接使用的焊条为工程中常用的焊条, , 焊接时便于掌握其焊接性能，凡具有焊接时便于掌握其焊接性能，凡具有焊接碳钢类、不锈钢类材质的合格焊工均可施焊。焊接碳钢类、不锈钢类材质的合格焊工均可施焊。A102A102、A302A302、J422J422焊条均为酸性焊条，故在焊条均为酸性焊条，故在储存时应放在通风干燥处，一般应在烘烤后储存时应放在通风干燥处，一般应在烘烤后使用。使用。A102A102、J422J422焊条烘干温度为焊条烘干温度为15

9、0150， A302A302焊焊条烘干温度为条烘干温度为100100，保温时间均为，保温时间均为1h1h。2 2、焊接工艺、焊接工艺 2.1.1 管道施焊前应采用等离子切割机将管道组对的坡口按照规范切割好，并使用打磨机打磨好坡口，将坡口两侧各50mm宽表面上的泥沙、油污、铁锈、水分及气割后的熔渣、氧化皮清理干净。2.1 2.1 焊前准备焊前准备2.1.2 2.1.2 管道坡口加工采用等离子切割机加工，组管道坡口加工采用等离子切割机加工，组对尺寸按表对尺寸按表4 4进行。进行。表4 管口组对尺寸管口组对尺寸坡口角度坡口角度（） 钝边厚度钝边厚度（） 对口间隙对口间隙（） 最大最大错边量错边量（）

10、 内坡口内坡口允许值允许值 65655 5 2 21 12 21 1不大于管不大于管外径的外径的3/10003/1000，且不大于且不大于2 2 外坡口外坡口允许值允许值 65655 51.51.50.50.51.51.50.50.52 2、焊接工艺、焊接工艺 2.2.1 焊接施工时，根据酸性焊条使用时的特点，保证焊接电弧稳定，避免气孔出现，保证焊接质量，不锈钢焊接电源为直流反接，碳钢焊接电源为直流正接。内、外坡口工艺参数见表5。2.2 焊接工艺焊接工艺表表5 5 内坡口内坡口焊接工艺规范参数焊接工艺规范参数 厚度厚度（mm）层层 数数 焊条焊条型号型号焊条直径焊条直径（mm） 焊接电流焊接电

11、流（A） 焊接焊接电压电压（V） 焊接速度焊接速度（/min） 101J4223.2100120202624 2A3023.29011020241315 4J4223.210012020267913A1023.28011020241315 表表5 5 外坡口外坡口焊接工艺规范参数焊接工艺规范参数 厚度厚度（mm）层层 数数 焊条焊条型号型号焊条直径焊条直径（mm） 焊接电流焊接电流（A） 焊接焊接电压电压（V） 焊接速度焊接速度（cm/min）101A3023.280100202446 2J4223.2100120 2026793J4223.2100120 202679 14A1023.280

12、11020241315 2.2.2 2.2.2 打底焊、填充焊、盖面焊时的焊条角打底焊、填充焊、盖面焊时的焊条角度基本相同，只是弧长不同。焊接焊口分度基本相同，只是弧长不同。焊接焊口分为固定口和活动口两种。活动口在任何位为固定口和活动口两种。活动口在任何位置处起弧，焊接完再到该处熄弧，焊接过置处起弧，焊接完再到该处熄弧，焊接过程中可以转动管道保证焊接质量，焊条与程中可以转动管道保证焊接质量，焊条与焊缝成焊缝成80858085 ；固定口焊接在时钟；固定口焊接在时钟6 6点位置点位置处起弧，顺时针焊接，在时钟处起弧，顺时针焊接，在时钟6 69 9点和点和3 36 6点范围施焊时焊条与焊缝成点范围施

13、焊时焊条与焊缝成85908590 ，在时，在时钟钟9 91212点和点和12123 3点范围施焊时焊条与焊点范围施焊时焊条与焊缝成缝成80858085 ，焊接结束时电弧拉到原起弧，焊接结束时电弧拉到原起弧位置熄弧。位置熄弧。2.22.2焊接工艺焊接工艺2 2、焊接工艺、焊接工艺2 2、焊接工艺、焊接工艺 2.2.3 2.2.3 在平焊位置引弧时，应将电弧拉到位，当熔池形成并达到一定要求时，进在平焊位置引弧时，应将电弧拉到位，当熔池形成并达到一定要求时，进行焊接，焊接速度要均匀。行焊接，焊接速度要均匀。 2.2.4 2.2.4 在立焊位置焊接时，电弧应略长，使熔池保持一定的圆度，再下移轻摆。在立

14、焊位置焊接时，电弧应略长，使熔池保持一定的圆度，再下移轻摆。2.22.2焊接工艺焊接工艺2 2、焊接工艺、焊接工艺 2.2.5 2.2.5 在进行仰焊时，焊条在熔池熔化后即可离开，按照顺时针方向焊接在进行仰焊时，焊条在熔池熔化后即可离开，按照顺时针方向焊接, ,每道焊每道焊接依次进行接依次进行, ,并最终回到原起弧位置熄弧。并最终回到原起弧位置熄弧。 2.2.6 2.2.6 焊接过程中，一定要保持焊条与母材两侧熔合良好，熄弧时应将电弧拉长，焊接过程中，一定要保持焊条与母材两侧熔合良好，熄弧时应将电弧拉长，直至熔池填满再熄弧。直至熔池填满再熄弧。2.22.2焊接工艺焊接工艺2 2、焊接工艺、焊接

15、工艺 2.2.7 2.2.7 焊接过程应连续进行，每层焊道应一次焊完，中间不得间断。保证焊道层间焊接过程应连续进行，每层焊道应一次焊完，中间不得间断。保证焊道层间温度，要求每道焊口应连续焊接完。温度，要求每道焊口应连续焊接完。 2.2.8 2.2.8 焊接过程应遵循多层单道焊焊接原则，层与层之间应将焊渣清理干净，无缺焊接过程应遵循多层单道焊焊接原则，层与层之间应将焊渣清理干净，无缺陷后立即进行下一层的焊接，各层间接头要错开陷后立即进行下一层的焊接，各层间接头要错开2030 mm2030 mm。2.22.2焊接工艺焊接工艺2 2、焊接工艺、焊接工艺2.22.2焊接工艺焊接工艺n2.2.9 2.2

16、.9 为保证复层不被破坏为保证复层不被破坏, ,活动口焊接时活动口焊接时采用内坡口，采用等离子切割机加工坡口，采用内坡口，采用等离子切割机加工坡口，使用使用J422J422焊条打底一遍示意图中焊条打底一遍示意图中(1)(1)；使用；使用A302A302焊条焊接填充一遍示意图中焊条焊接填充一遍示意图中(2) (2) ；在；在内侧使用内侧使用A102A102盖面示意图中盖面示意图中(3) (3) ，清根后，清根后在碳钢外面基层部分使用在碳钢外面基层部分使用J422J422焊条盖面示焊条盖面示意图中意图中(4) (4) 。41232 2、焊接工艺、焊接工艺2.22.2焊接工艺焊接工艺n2.2.10

17、2.2.10 管件、固定口焊接时采用外坡口。管件、固定口焊接时采用外坡口。n2.2.11 2.2.11 外坡口采用等离子切割机加工坡口，外外坡口采用等离子切割机加工坡口，外侧使用侧使用A302A302焊条打底一遍示意图中焊条打底一遍示意图中(1) (1) ，使用，使用碳钢焊条填充一遍示意图中碳钢焊条填充一遍示意图中(2) (2) 、盖面一遍示、盖面一遍示意图中意图中(3) (3) ，在内侧清根后使用，在内侧清根后使用A102A102最终完善最终完善盖面示意图中盖面示意图中(4) (4) 。12343 3、焊接缺陷的产生及防止方法、焊接缺陷的产生及防止方法3.1 3.1 焊道过窄过高焊道过窄过高

18、焊接过程中焊条的运条角度不对；焊接过程中焊条的运条角度不对；熔池的形状控制不好，形状系数过小；熔池的形状控制不好，形状系数过小；焊接电流过小；焊接电流过小；焊接速度过慢；焊接速度过慢；电弧压的过低，没有拉开。电弧压的过低，没有拉开。产生原因焊条的运条角度始终保持在一定的角度焊条的运条角度始终保持在一定的角度可做轻微摆动，控制好熔池形状；可做轻微摆动，控制好熔池形状；熄弧时应慢慢地将电弧拉开；熄弧时应慢慢地将电弧拉开；焊接电流要适当，严格执行焊接工艺焊接电流要适当，严格执行焊接工艺参数的要求。参数的要求。3.1 3.1 焊道过窄过高焊道过窄过高3 3、焊接缺陷的产生及防止方法、焊接缺陷的产生及防

19、止方法防止方法本工程所用复合钢管本工程所用复合钢管3.2 3.2 根层焊接时焊瘤过大根层焊接时焊瘤过大焊接电流过大；焊接电流过大；焊接速度太慢，熔池停留时间过长；焊接速度太慢，熔池停留时间过长；钝边尺寸太小；钝边尺寸太小；对口间隙过大；对口间隙过大；电弧压的过低。电弧压的过低。3 3、焊接缺陷的产生及防止方法、焊接缺陷的产生及防止方法产生原因3.2 3.2 根层焊接时焊瘤过大根层焊接时焊瘤过大电弧电压要合适，焊接速度要均匀电弧电压要合适，焊接速度要均匀。钝边组对尺寸要符合焊接工艺参数的钝边组对尺寸要符合焊接工艺参数的要求；要求；选择合适的焊接电流；选择合适的焊接电流；3 3、焊接缺陷的产生及防

20、止方法、焊接缺陷的产生及防止方法本工程所用复合钢管本工程所用复合钢管3.3 3.3 间隙收缩间隙收缩焊口的组对固定点少；焊口的组对固定点少；工夹具不紧，达不到紧固作用；工夹具不紧，达不到紧固作用；焊接速度太慢，造成局部熔池过热。焊接速度太慢，造成局部熔池过热。3 3、焊接缺陷的产生及防止方法、焊接缺陷的产生及防止方法产生原因防止防止方法方法 焊接速度要符合焊接工艺参数的要求，熔池熔化并填满后即焊接速度要符合焊接工艺参数的要求，熔池熔化并填满后即可匀速的下拉焊条。可匀速的下拉焊条。3.3 3.3 间隙收缩间隙收缩 焊件的组对一定要紧固；焊件的组对一定要紧固； 通过山西潞安通过山西潞安1616万吨

21、万吨/ /年煤基合成油示范工程中复合钢管焊接实践证明，多层单道年煤基合成油示范工程中复合钢管焊接实践证明，多层单道焊、采用小规范焊接（即使用短弧、小电流快速焊接工艺），此焊接技术是可行的，焊、采用小规范焊接（即使用短弧、小电流快速焊接工艺），此焊接技术是可行的，而且易于掌握，焊接合格率为而且易于掌握，焊接合格率为96.3%96.3%，焊接质量可靠，为今后焊接此类型的管道、，焊接质量可靠，为今后焊接此类型的管道、设备提供宝贵的施工经验。设备提供宝贵的施工经验。本工程焊接完成并投入使用的复合钢管本工程焊接完成并投入使用的复合钢管 1 1、JB/T4709-2000 JB/T4709-2000 钢制

22、压力容钢制压力容器焊接规程器焊接规程 2 2、GB50235-97 GB50235-97 工业金属管道工业金属管道工程施工及验收规范工程施工及验收规范 3 3、GB50236-98 GB50236-98 现场设备、工现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范业管道焊接工程施工及验收规范感谢各位领导对我们工作的关心和支持 谢谢！ 山西潞安山西潞安1616万吨万吨/ /年煤基合成油示范装置年煤基合成油示范装置工程是国家煤制油重点工程之一工程是国家煤制油重点工程之一, ,工程中的复工程中的复合钢管焊接在我公司首次施工合钢管焊接在我公司首次施工, ,而且工期紧、而且工期紧、难度大难度大. .工程中有复合钢管工程中有复合钢管380380米，由我单位米，由我单位与中煤与中煤6969处施工，其中我单位施工处施工，其中我单位施工2