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2205双相内衬不锈钢复合管焊接工艺(1)

2205双相内衬不锈钢复合管焊接工艺(1)

我国每年腐蚀损失达5 000亿元,管道腐 蚀占到相当大的比例。其中,管道腐蚀最严重的 领域是能源领域,而目前管道应用最广泛、腐蚀最 严重的是碳钢管。长期以来人们开发了各种技术 来防止流体对管道的腐蚀,如在管道内涂、镀、渗、 衬耐蚀层,在流体中添加缓蚀剂以及使用耐蚀合 金等。多年实践证明,耐蚀合金管是能源行 业理想的防腐蚀管道材料,但是,阻碍耐蚀合金管 全面替代碳钢管应用的最大障碍是其价格昂贵以 及大部分耐蚀合金的强度低于碳钢管。

为了综合利用碳钢和耐蚀合金的优点,即碳钢优良力学性能和低廉价格,以及耐蚀合金优异 的耐蚀性能,1994年,德国的BUTTING公司发明了 双金属复合管。近年来,双金属复合管在石化行 业应用业绩显著。1998年,美国石油学会制订出 API 5LD《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》,极大地推动了双金属复合管的应用和发展。

如今,随着高含硫油气资源开采、海上油气开 发以及油气高压输送技术的推广,对高强度防腐蚀 管材的需要更加迫切,双金属复合管迅速向以髙强 度合金钢管与双相不锈钢和镍基合金之间相互组 合方向转移。而2205双相不锈钢以其优越的力学 性能,良好的耐氯化物应力腐蚀、点蚀、疲劳磨损腐 蚀,可焊性强等特点,在石油天然气输送、海洋工 程、化学工业等行业得到了广泛的应用。

目前,国内外管道制造行业在2205双相不锈 钢作为衬里的新型双金属复合管的研制方面还处 于起步阶段。为了进一步拓展双金属复合管市场对该产品的焊接工艺 进行了评定,为该产品的市场推广和应用进行了良好的技术储备。

1.1试验材料

焊接试验采用的是2205不锈钢内衬的双金属复合管,复合管规格为Φ114x(7+2)mm。

2205双相不锈钢材料执行标准为API 5LD《内覆或衬里耐腐蚀合金复合钢管规范》,采用瑞典 Avesta公司生产的2205双相不锈钢薄板,通过制管机生产2205双相不锈钢衬管,规格为Φ97mmx2mm。2205双相不锈钢的化学成分及力学性能见 表1、表2。

20钢管执行标准为08/1 8163—1999《输送流体用无缝钢管》,规格为如114x7mm。20 钢的化学成分及力学性能见表3、表4。

1.2焊接方法及焊接材料的选择  ‘

1.2.1焊接方法

2205不锈钢双金属复合管具有特殊结 构,为了保证衬层的金相组织和耐腐蚀性,要求在 复合管环焊时,先焊接2205双相不锈钢衬层,然后进行20钢基管焊接。采用多层/多道焊,有利于整个焊缝性能的改善。我们设计的复合管环焊坡口形式及焊接次序如图1所示。

从图1中可以看出,复合管焊接工艺主要包 括封焊、打底焊、过渡焊、填充焊和盖面焊5个部 分,焊接方法采用的是手工钨极氩弧焊(TIG)和 手工电弧焊(SMAW),其中封焊和打底焊为(TIG), 其他均为(SMAW)焊接坡口角度为44。±4。,钝边长度2 ~3 mm,对焊间隙为2 mm。

1.2.2焊接材料的选择

2205双相不锈钢衬层焊接材料选用原则是: 焊材比2205不锈钢w(Ni)高2%-4%,目的在于 促进焊接接头在高温下形成的铁素体转变为足够 的奥氏体组织,确保焊缝中奥氏体相占优势。 因此,封焊和打底焊采用的是ER2209焊丝,直径 0.9mm。ER2209不锈钢焊丝的化学成分见表5。

在20钢基管焊接的焊材选择上,普通碳钢管 的焊接作为成熟的焊接工艺,采用E4315焊条焊 接即可。但是,基于2205双相内衬不锈钢复合管焊接 工艺的选择,我们选择了不同的焊接材料进行基 管焊接试验:E2209 - 17双相不锈钢低氢焊条和 E4315低氢型焊条,规格分别为Φ2.5mm 和Φ3.2mm。E2209 -17和E4315焊条的化学成 分如表6、表7所示。

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