[发明专利]用于碳钢支管焊缝维修的在线堆焊修复方法

说明书

本发明提供了一种用于碳钢支管焊缝维修的在线堆焊修复方法，其根据收集的碳钢支管焊缝的原始数据对堆焊结构进行设计，确保堆焊结构满足结构强度和结构完整性对最小有效壁厚要求，并按照设计的堆焊结构对碳钢支管焊缝进行堆焊修复，施焊时通过控制焊接工艺(包括热输入、焊道搭接)和堆焊结构实现对碳钢结构修复的回火效应，实现了碳钢支管焊缝现场修复时焊后免除焊接热处理条件下的质量保证。与现有技术相比，本发明对碳钢支管焊缝进行在线堆焊修复时，不需要停运系统或隔离管道，可免除焊后热处理，通过结构补强和应力改善，可保障碳钢支管焊缝满足全寿期运行要求。

技术领域

本发明属于焊接修复领域，更具体地说，涉及一种用于碳钢支管焊缝维修的在线堆焊修复方法。

背景技术

在配管设计中，支管焊缝是主管和支管常用的连接方式，其中，碳钢支管焊缝结构在电力、石油、化工等行业承压设备和管道中广泛应用。工程项目中，因制造或运行等原因，支管焊缝内部或表面会产生各类缺陷，需要进行维修处理。如采用挖补、管件更换等传统返修方式处理，往往需临时停运和部分隔离相关的管线系统，影响系统功能且在部分场合下不可行，因此希望采用在线修复的方法。此外，碳钢支管焊缝在服役状态下进行返修时一般不具备实施焊后热处理条件，传统堆焊主要用于赋予母材特殊使用性能或使零件恢复原有形状尺寸，没有重点考虑含缺陷状态零部件的结构强化和残余应力调控等影响安全性的因素，也没有过多考虑内部水环境等工况条件导致熔融金属冷却速度加快对碳钢材料淬火效应的影响。

在线堆焊修复技术是在不排空内部介质条件下对碳钢支管焊缝待修复区域表面堆焊一定尺寸的熔敷金属，堆焊层构成新的压力边界，实现对支管焊缝的结构强化，同时改善支管焊缝内部残余应力的状态及分布，进而保证堆焊后结构满足剩余寿期安全运行要求。此方法无需去除缺陷金属，无需对相关管线进行切割、隔离，减少返修过程与管道内部介质及被其污染的金属接触，节约返修时间。

目前，国内外已有不锈钢管道焊缝和异种金属接管安全端焊缝在线堆焊修复的实施案例，修复后的结构满足安全运行要求。但尚未有成熟的碳钢支管焊缝在不排空内部介质环境下在线堆焊修复的实施案例，材料特性和工况条件的不同使得碳钢支管焊缝不能采用与不锈钢管道焊缝或异种金属接管安全端焊缝相同的方式进行在线堆焊修复。

鉴于此，确有必要提供一种用于碳钢支管焊缝维修的在线堆焊修复方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种用于碳钢支管焊缝维修的在线堆焊修复方法，以实现碳钢支管焊缝在内部介质不排空条件下的在线堆焊修复。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于碳钢支管焊缝维修的在线堆焊修复方法，其包括以下步骤：

1)收集碳钢支管焊缝的原始数据，并根据收集的原始数据对堆焊结构进行设计，确保堆焊结构满足结构强度和结构完整性对堆焊修复结构尺寸要求，包括：

堆焊结构承载焊缝有效厚度大于结构强度设计要求的最小厚度；

堆焊厚度应满足压力所引起的总体一次薄膜应力强度的限制要求；

缺陷深度小于堆焊后的壁厚的75％；

堆焊厚度应满足根据净截面塌陷理论及极限载荷准则计算的最小计算厚度要求；

堆焊长度应保证应力能在管道和堆焊层中重新分布，以满足一次局部和弯曲应力和二次峰值应力的限制；

当焊接材料为镍基合金时，堆焊层的边缘过渡角应不大于30°，当焊接材料为奥氏体不锈钢或碳钢时堆焊层的边缘过渡角应不大于45°；