[发明专利]一种双金属冶金复合管环向焊缝的焊接方法

说明书

本发明公开了一种双金属冶金复合管环向焊缝的焊接方法，包括以下步骤：1)在冶金复合钢管管端装夹夹持装置，然后向夹持装置内通入冷却水；2)在冶金复合钢管管端的内壁上堆焊镍基合金材料层；3)对镍基合金材料层进行加工，使得镍基合金材料层的厚度大于等于2.0mm；4)在冶金复合钢管管端加工焊接坡口；5)对冶金复合钢管管端内壁的镍基合金材料层及其热影响区进行酸洗钝化处理，完成对双金属冶金复合管环向焊缝的焊接，该方法能够有效地提高冶金复合钢管现场环焊缝的耐蚀能力，降低管道堆焊引起的变形，防止焊缝热影响区出现腐蚀导致的管道失效发生，提高冶金复合管道现场焊接的质量，保证油气田生产的安全进行。

技术领域

本发明属于金属材料焊接技术领域，涉及一种双金属冶金复合管环向焊缝的焊接方法。

背景技术

双金属复合管有两种形式：冶金结合和机械结合。近年来，由于双金属机械复合管优异的耐腐蚀性能与性价比，在油气管道中大量应用，但也存在比较突出的问题，困扰着油田现场安全生产。双金属机械复合管在运行过程中由于界面结合力不足以及现场焊接热影响容易出现内衬塌陷、内壁腐蚀问题，导致油田管道的多次失效，而且由于内壁塌陷严重，给管道的清管、内检测以及完整性管理带来困难。因此，工程技术人员提出采用双金属冶金复合管代替双金属机械复合管。

冶金复合管与机械复合管相比，由于内壁耐蚀层材料与外壁承压碳钢基层材料是冶金结合，结合力强，因而不会导致塌陷的产生。但冶金复合管也有缺点，主要就是冶金复合过程中(如热轧复合或爆炸复合)破坏了耐蚀层材料的热处理状态。奥氏体不锈钢最佳耐蚀状态为固溶处理态，爆炸复合或热轧复合过程会破坏材料的固溶状态，可能析出晶间化合物，导致晶间贫铬，从而使不锈钢的耐蚀性能变差。另外，冶金复合过程后，不锈钢耐蚀层2和碳钢基层还会产生残余应力，使材料的抗应力腐蚀性能下降。

焊接结构中，一般而言性能最差的为焊缝热影响区，双金属复合管也不例外，目前出现腐蚀泄漏基本上是在焊接热影响区部位，这是由于焊接过程的过热、氧化及残余应力等多因素共同作用的结果。因此，必须重视双金属冶金复合管的焊接。目前的技术人员普遍认为，冶金复合管质量好，可以直接焊接，不会导致腐蚀及塌陷的产生。本发明研究认为，冶金复合管可以防止内衬层塌陷的产生，但冶金复合过程和环焊缝的焊接过程会导致耐蚀层材料的性能的下降，加上管道现场焊接后内部表面无法进行酸洗钝化处理，焊接热影响区的耐蚀性难以保证，因此，有必有采用本发明的技术，在焊接前对管端进行堆焊处理，以提高现场环焊接头的耐蚀性。

目前的背景技术为机械复合管管端堆焊技术，尚没有冶金复合的管端堆焊技术，研究者和工程技术人员也认为冶金复合管管端不需要进行堆焊。与背景技术相比，发明的管端处理技术从结构、防止变形的工装、尺寸等方面有很大不同。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种双金属冶金复合管环向焊缝的焊接方法，该方法能够有效地提高冶金复合钢管现场环焊缝的耐蚀能力，降低管道堆焊引起的变形，防止焊缝热影响区出现腐蚀导致的管道失效发生，提高冶金复合管道现场焊接的质量，保证油气田生产的安全进行。

为达到上述目的，本发明所述的双金属冶金复合管环向焊缝的焊接方法包括以下步骤：

1)在冶金复合钢管管端装夹夹持装置，然后向夹持装置内通入冷却水；

2)在冶金复合钢管管端的内壁上堆焊镍基合金材料层；

3)对镍基合金材料层进行加工，使得镍基合金材料层的厚度大于等于2.0mm；

4)在冶金复合钢管管端加工焊接坡口；

5)对冶金复合钢管管端内壁的镍基合金材料层及其热影响区进行酸洗钝化处理，完成对双金属冶金复合管环向焊缝的焊接。

步骤2)中，镍基合金材料层的厚度大于等于3.0mm。

步骤2)中镍基合金材料层的长度为30-50mm。