CN103008988B - 一种防腐钢管道免内补口焊的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防腐钢管道免内补口焊的方法，适于石油、化工行业带防腐涂层钢管道焊接接头的防腐处理。其要点是首先在距钢管端部一定距离处加工出具有一定长度和深度的凹槽，并在凹槽上堆焊耐蚀合金材料，将堆焊后的钢管端部加工成V型坡口，在钢管内壁喷涂足够厚度的防腐涂层，防腐涂层覆盖耐蚀合金堆焊层足够长度，再将两根钢管对接，点固定位后实施分层焊接，焊接方法选择钨极氩弧焊，填充材料选择与堆焊时相同的耐蚀合金材料，焊接过程中管内进行充氩保护。本发明提供的一种防腐钢管道免内补口焊接新技术，能够保证管道内壁及焊口抗腐蚀能力，免去了焊后现场内补口工艺，具有施工简单，性能可靠的特点，适于石油、化工领域实际工程应用。

Description

一种防腐钢管道免内补口焊的方法

技术领域

本发明涉及管道焊接技术领域，具体涉及一种防腐钢管道免内补口焊的方法。

背景技术

国内大多数油气田含有CO₂、H₂S等腐蚀性介质，容易导致油气集输过程中管道腐蚀，引起泄漏事故。通常石油、化工等领域钢质管道需要进行内、外防腐以提高其抗腐蚀能力，延长管线的服役寿命，减少泄漏事故的发生。一般喷涂有机或无机防腐层的作业在工厂预制后再在现场进行对口焊接成长管线。由于对接焊时焊接高温过程容易导致焊缝附近的防腐涂层失效，需要焊后在内壁焊缝处补涂防腐涂层即内补口，来弥补焊接过程对内壁焊缝区附近涂层防腐性能的不良影响。

通常的补口方法有焊缝处打孔伸进毛刷补刷涂层以及大口径管线采用遥控小车在管线内部进行补口等方法，但这些方法不易准确控制、技术复杂，并且由于现场施工过程条件限制，补口质量难以保证，导致管线的服役寿命大为缩短，由管线腐蚀泄漏带来的经济损失越来越大。

国内学者对防腐钢质管道的焊接及补口问题进行了大量研究工作。中国专利公开号为CN1110385A的专利提供了一种防腐钢管道免内外补口技术，该方法用爆炸焊接的方法首先在管道两端焊接上一段不锈钢内衬及外套管，再采用分层焊接的方法焊接内衬、管道本体及外套管。这种方法的不足之处在于，首先，该技术工艺较复杂，且内衬与管道本体的结合强度难以保证。其次，该方法使得管道对口焊接过程变为金属复合管的焊接，难以避免的引入了新的焊接问题，直接开V型坡口，由于内衬层厚度较薄，容易烧穿，且打底时基体易对打底焊道产生污染。中国专利公开号为CN202419038U的专利也提供了一种管道内衬耐蚀合金内防腐补口技术，但此技术与上述方法存在类似问题，内衬与基体难以实现良好冶金熔合，基体与内衬之间的间隙给管道对口焊接带来不利影响。中国专利公开号为CN201615318U和CN2804559Y的两项专利各自提供了一种通过设置连接套、防腐套、隔热套的方法省去内补口步骤，但这两种方法过程较复杂，且防腐套与管基体间连接不牢靠。中国专利公开号为CN102003581A的专利提供了一种通过管道端部设置连接部的方式免去焊后内补口的方法，该方法的连接部需对管道进行镦粗成型或铸造成型来实现，且管道对接时连接部端面防腐层为物理接触，难以避免的存在间隙，影响耐腐蚀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对内壁喷涂防腐涂层的钢质管道焊接新技术，该技术焊后无需进行内补口过程，实用性强，适于石油、化工等领域防腐钢管道的焊接。

为实现上述目的，本发明通过以下步骤实现：包括堆焊步骤、机械加工步骤、喷涂步骤和对接焊步骤，具体步骤如下：

(一)、堆焊步骤：在钢管(1)端部一定距离b处加工出具有一定长度a和深度t的凹槽(2)，凹槽两端倒圆角，防止未熔合缺陷产生，在凹槽上堆焊一定厚度的耐蚀合金材料(3)，堆焊方法采用钨极氩弧焊，堆焊层(3)厚度应大于凹槽深度t，保证焊缝金属将凹槽(2)填满；

(二)、械加工步骤：采用机械加工的方式将管端加工成对接V型坡口(4)；

(三)、喷涂步骤：机加完成后，在钢管内壁喷涂一定厚度的防腐涂层(5)；

(四)、对接焊步骤：将已加工对接V型坡口(4)且内壁喷涂防腐涂层(5)完毕的两根钢管相对接，沿坡口周向点固定位，焊点数量根据管径大小选取；打底时先将堆焊层(3)焊透，再进行填充及盖面焊接，焊接方法选择钨极氩弧焊。

本发明还具有如下特征：

1、所述的步骤(一)中的距离b＝5-15mm，凹槽长度a＝20-40mm，凹槽深度t＝1-4mm。

2、所述的步骤(一)中耐蚀合金材料(3)包括不锈钢或镍基合金焊丝。

3、所述的步骤(三)中防腐涂层(5)与堆焊层(3)之间的覆盖长度为8-10mm。

4、所述的步骤(三)中机械加工后剩余堆焊层长度应在18mm以上，堆焊层与管体内径一致。

5、所述的步骤(四)的填充材料选择与步骤(一)中相同的耐蚀合金材料，包括不锈钢或镍基合金焊丝。

6、所述的步骤(四)中钨极氩弧焊时或在防腐层边缘附近施加冷却措施。

本发明实现钢质管道免内补口焊接的原理在于，在钢管内壁凹槽上堆焊一层耐蚀合金，堆焊层与钢管基体为冶金结合，从而避免了内衬与钢管基体机械结合时存在间隙给对口焊接过程带来的不利影响。同时由于堆焊层预留一定的长度，使得对口焊接高温区远离防腐涂层末端，避免将涂层烧焦而失去防腐效果。对口焊接后管道内壁为连续的防腐涂层和耐蚀合金层，因此管道的耐腐蚀性能够得到充分保证。

发明效果

本发明的优势在于：

(1)在钢管内壁凹槽内堆焊一层耐蚀合金，堆焊层与钢管基体实现冶金结合，相比于设置内衬的方法，能够减小对口焊接过程中焊接缺陷的产生几率。

(2)内壁凹槽距钢管端部留出一定距离b，保证凹槽两端管体有足够刚度，有效降低堆焊后管径的收缩，使得对口焊接时管体容易对中，减小错边量，降低了对口焊接难度，提高焊接质量。

(3)堆焊及对接焊填充材料均选用耐蚀合金材料，且堆焊层具有足够厚度，阻隔了钢管基体中碳等元素对打底焊道的污染，焊缝稀释率低。

(4)堆焊层预留足够长度，使得防腐层末端远离对接焊高温区，避免了高温将防腐层烧焦而失效。管道内壁为连续的防腐涂层与耐蚀合金层，充分保证了管线的耐腐蚀性。

(5)堆焊、机械加工及内壁喷涂防腐涂层等过程均可在工厂预制完成，现场只需进行一次钢管的对接焊过程，大大提高了效率，适于实际工程应用。

附图说明

图1钢管内壁加工凹槽剖面结构图；

图2凹槽处堆焊耐蚀合金层示意图；

图3机械加工对接V型坡口示意图；

图4钢管内壁喷涂防腐涂层示意图；

图5钢管对接焊后剖面结构示意图；

图中，1-钢管基体，2-凹槽，3-耐蚀合金堆焊层，4-V型坡口，5-防腐涂层，6-对接焊缝，a-凹槽长度，b-凹槽边缘距钢管端部距离，d-钢管内径，t-凹槽深度，s-防腐涂层覆盖耐蚀合金堆焊层长度。

具体实施方式

实施例1

本发明提供了一种钢质管道免内补口焊接方法，其具体实施步骤为：

(1)堆焊步骤

在钢管内壁距端部一定距离b为5mm，处预先机械加工出一深度为t为1mm、长度a为20mm的凹槽，凹槽两端倒圆角，防止未熔合缺陷产生。在凹槽上堆焊一定厚度的耐蚀合金材料，如不锈钢或镍基合金焊丝等，堆焊方法采用钨极氩弧焊，堆焊层厚度应大于凹槽深度，保证焊缝金属将凹槽填满。

(2)机械加工步骤

堆焊完毕后，采用机械加工的方式将管端加工成V型对接坡口，机械加工后应保证剩余堆焊层长度在19mm，堆焊层与管体内径一致。

(3)喷涂步骤

机加完成后，在钢管内壁喷涂一定厚度的防腐涂层，防腐涂层与耐蚀合金堆焊层间的覆盖长度s在8mm。

(4)对接焊步骤

将内壁喷涂防腐涂层的两根钢管相对接，沿坡口周向进行点固定位，焊点数量根据管径大小适当增减，点固焊应保证两管尽量无错边。点固后实施分层焊接，打底时将堆焊层焊透，打底焊选择钨极氩弧焊以保证良好的反面成形，焊接材料选择与堆焊层相同的耐蚀合金材料。为减小对打底焊道合金元素的稀释，填充及盖面也以选择相同的耐蚀合金填充材料为宜。焊接过程中在管内采取充氩保护，为避免焊接高温过程对防腐层的不利影响，在保证充分熔合的前提下，尽量采用小规范施焊，也可在防腐层末端附近施加冷却措施。

实施例2

本发明提供了一种钢质管道免内补口焊接方法，其具体实施步骤为：

(1)堆焊步骤

在钢管内壁距端部一定距离b为15mm，处预先机械加工出一深度为t为4mm、长度a为40mm的凹槽，凹槽两端倒圆角，防止未熔合缺陷产生。在凹槽上堆焊一定厚度的耐蚀合金材料，如不锈钢或镍基合金焊丝等，堆焊方法采用钨极氩弧焊，堆焊层厚度应大于凹槽深度，保证焊缝金属将凹槽填满。

(2)机械加工步骤

堆焊完毕后，采用机械加工的方式将管端加工成V型对接坡口，机械加工后应保证剩余堆焊层长度在35mm，堆焊层与管体内径一致。

(3)喷涂步骤

机加完成后，在钢管内壁喷涂一定厚度的防腐涂层，防腐涂层与耐蚀合金堆焊层间的覆盖长度s为10mm。

(4)对接焊步骤

将内壁喷涂防腐涂层的两根钢管相对接，沿坡口周向进行点固定位，焊点数量根据管径大小适当增减，点固焊应保证两管尽量无错边。点固后实施分层焊接，打底时将堆焊层焊透，打底焊选择钨极氩弧焊以保证良好的反面成形，焊接材料选择与堆焊层相同的耐蚀合金材料。为减小对打底焊道合金元素的稀释，填充及盖面也以选择相同的耐蚀合金填充材料为宜。焊接过程中在管内采取充氩保护，为避免焊接高温过程对防腐层的不利影响，在保证充分熔合的前提下，尽量采用小规范施焊，也可在防腐层末端附近施加冷却措施。

实施例3

在管径为Φ76mm，壁厚为9mm的Q245R碳钢管道，在距管端10mm处开一长度为22mm、深度为2mm的凹槽，采用钨极氩弧焊在凹槽上堆焊耐蚀合金，填充材料可选择316L或625镍基合金焊丝，保证填充金属将凹槽填满。将堆焊后的管体端部加工V型坡口，坡口角度40°，机械加工后剩余堆焊层长度20mm，堆焊层与管内壁过渡光滑。在钢管内壁喷涂一层2mm厚的聚乙烯粉末涂层，涂层覆盖堆焊层金属10mm。将两根内壁喷涂防腐涂层完毕的钢管相对接，沿坡口周向进行点固，每60°点固一定位焊点。打底时先将堆焊层金属焊透，需保证良好的反面成形，再进行填充和盖面焊接，焊接方法仍选择钨极氩弧焊，填充材料与堆焊所用相同，焊接过程中进行管内充氩保护。堆焊及对接焊参数见表1所示，焊后能够得到优质无缺陷的接头，管道内壁为连续的防腐涂层及耐蚀合金堆焊层，保证了管道具有良好的耐腐蚀能力，焊后无需内补口。

表1堆焊及对接焊过程焊接参数表

Claims (1)

1.一种防腐钢管道免内补口焊的方法，其特征在于，方法是：在管径为Φ76mm，壁厚为9mm的Q245R碳钢管道，在距管端10mm处开一长度为22mm、深度为2mm的凹槽，采用钨极氩弧焊在凹槽上堆焊耐蚀合金，填充材料选择316L或625镍基合金焊丝，保证填充金属将凹槽填满；将堆焊后的管体端部加工V型坡口，坡口角度40°，机械加工后剩余堆焊层长度20mm，堆焊层与管内壁过渡光滑；在钢管内壁喷涂一层2mm厚的聚乙烯粉末涂层，涂层覆盖堆焊层金属10mm；将两根内壁喷涂防腐涂层完毕的钢管相对接，沿坡口周向进行点固，每60°点固一定位焊点；打底时先将堆焊层金属焊透，需保证良好的反面成形，再进行填充和盖面焊接，焊接方法仍选择钨极氩弧焊，填充材料与堆焊所用相同，焊接过程中进行管内充氩保护。