專利名稱：小口徑鋼質(zhì)管道焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬焊接技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種小口徑鋼質(zhì)管道焊接接頭近區(qū)內(nèi)壁防腐蝕焊接補(bǔ)口方法及裝置。
為了延長鹽堿地區(qū)鋼質(zhì)管道的使用壽命，國內(nèi)、外都采用了對鋼管的內(nèi)、外壁進(jìn)行防腐的工藝措施。由于在安裝施工時(shí)，需要采用焊接工藝將各鋼管聯(lián)結(jié)起來，但因接頭區(qū)焊縫未經(jīng)防腐而自身裸露，會形成嚴(yán)重腐蝕，而且在焊縫處及熱影響區(qū)處因焊接造成防腐有機(jī)涂層被燒焦破壞或形成夾渣，使管線防腐不連續(xù)，影響鋼管的使用壽命。所以必須對焊接接頭區(qū)進(jìn)行防腐涂層的焊接補(bǔ)口處理。美國專利4611833披露了一種在管端0.5-3倍直徑范圍內(nèi)采用含鉻、鎳、鈷、鐵的合金噴涂管內(nèi)壁，再用相同的材料進(jìn)行斜槽角焊完成焊縫第一層，斜槽其余部分采用與管線相同材料熔融填充的工藝，這種合金材料和工藝在通常情況下，鐵基合金噴焊層及相同成份的焊縫底層在半熔化區(qū)不易保證其防腐性，而且這種氧一炔火焰按斯庫普(壓縮空氣噴敷工藝較適用于φ200mm管徑或更大管徑的管線。對于小口徑管道，長管道及任意長管線最后一個(gè)焊口(死口焊縫)的內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口則無法實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的目的是提供一種采用耐高溫、耐腐蝕、耐磨的鎳基合金焊接材料，保證防腐連續(xù)性，提高鋼管使用壽命的鋼質(zhì)管道焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種解決小口徑、無限長鋼質(zhì)管道焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口使用的改型粉末噴焊槍。
本發(fā)明的技術(shù)方案是小口徑鋼質(zhì)管道焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口方法包括防銹層噴涂，熔焊連接等工藝步驟。該方法是以下列工藝步驟和配方為特征實(shí)現(xiàn)的。
1、工藝步驟首先用改型粉末噴焊槍加熱重熔鎳基自熔性合金粉末并噴焊于管端內(nèi)壁，然后在現(xiàn)場使用含鉬的鉻鎳不銹鋼焊條采用單面焊雙面成型工藝將管線進(jìn)行焊縫打底焊接，最后在焊縫底層上用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條進(jìn)行封面焊。
2、單面焊雙面成型工藝將焊條靠近坡口底部噴焊層處，用較小電流進(jìn)行兩邊擺動(dòng)施焊，均以半擊穿法運(yùn)條，并按仰焊、立焊、平焊的焊接順序焊接，達(dá)到焊縫反面成型。
3、配方(重量%)鎳基自熔性合金粉末的組成為碳0.1-0.5%、鉻18-25%、鉬2-5%，硅2-3%，其余為鎳。
焊縫打底焊接用不銹鋼焊條的組成為碳0.1-0.3%，鉻20-28%，鉬2-3%，硅0.5-2.5%，鎳16-22%，其余為鐵。
本發(fā)明的另一技術(shù)方案是一種為實(shí)現(xiàn)小口徑鋼質(zhì)管道焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口方法而使用的改型噴焊槍，由粉斗3、軟管4、粉斗支架5，噴槍6等組成。其特征是在粉斗3上裝有激磁線圈1、針閥2，并增大粉斗3的容積;將噴槍6前端的噴嘴彎管7的長度縮短一半;并將噴槍6通過鉸接桿8聯(lián)結(jié)在調(diào)整套9上，調(diào)整套9固定在裝有滾輪11，導(dǎo)軌12的底板10上。
下面結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用以解釋發(fā)明，但不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。


圖1為焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口剖面示意圖。
圖3為改型氧乙炔粉末噴焊槍結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為循環(huán)冷卻裝置的循環(huán)水套結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為循環(huán)冷卻裝置的控溫水箱示意圖。
圖6為焊縫近縫區(qū)的金相組織圖。
小口徑鋼質(zhì)管道焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口方法包括以下工藝步驟首先在予制廠將20＃鋼管端部開焊接坡口并把鋼管端部40-50mm范圍的內(nèi)表面及坡口鈍邊處凈化處理(噴砂或打磨除銹)后用改型氧乙炔粉末噴焊槍噴焊一層0.3-0.7mm厚的耐高溫耐腐蝕、耐磨的含鉬鎳基自熔性合金粉末(如圖1)，其組成(重量%)為碳0.4%，鉻25%，鉬2%，硅3%，其余為鎳(鐵僅作為雜質(zhì)存在)。將焊接坡口及管端部位裝上坡口保護(hù)套后對整根鋼管進(jìn)行噴砂處理，鋼管內(nèi)壁其余部分采用有機(jī)涂料或無機(jī)涂料涂敷并與管端合金噴焊層搭接。將鋼管外壁進(jìn)行噴淋瀝青并纏繞玻璃絲布保護(hù)，檢查內(nèi)壁噴焊層及外防腐層質(zhì)量后運(yùn)往施工現(xiàn)場。在現(xiàn)場安裝焊接時(shí)，取下坡口保護(hù)套，對準(zhǔn)管子進(jìn)行焊前定位，并在焊口兩邊裝循環(huán)冷卻裝置(如圖4)(噴焊長度小于50mm可不裝)，使熱影響區(qū)溫度下降，保證有機(jī)涂層在搭接處不被破壞。循環(huán)冷卻裝置的控溫水箱(如圖5)內(nèi)裝有加熱器，以保證冬季施工時(shí)的水溫。然后用組成(重量%)為碳0.1%、鉻27%、鉬3%，硅1%，鎳20%，其余為鐵的鉻鎳不銹鋼焊條(或用以上成份焊絲、進(jìn)行氬弧焊)進(jìn)行單面焊雙面成型工藝打底焊接(如圖2)。該工藝是將環(huán)形焊口分成對稱的兩個(gè)半圓形焊口，按仰焊、立焊、平焊順序先將半個(gè)圓焊完再焊另半個(gè)圓。將不銹鋼打底焊條靠近坡口底部噴焊層處用較小電流作微小擺動(dòng)，使坡口兩邊噴焊層熔化，形成熔池，然后再向前施焊，均以半擊穿法運(yùn)條，這樣便達(dá)到焊縫反面成型的目的。這種工藝方法使焊縫半熔化區(qū)合金沖淡率低，耐腐蝕性高。焊縫近縫區(qū)的金相組織為奧氏體+合金碳化物+共晶碳化物(如圖6)，2區(qū)為20＃鋼管母材被3區(qū)鎳基噴焊合金及1區(qū)含鉬的奧氏體合金所保護(hù)，保證了末熔化區(qū)的防腐連續(xù)性及焊縫的高強(qiáng)度。因而提高了20＃鋼的抗腐蝕能力。最后在焊縫底層用丁507高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條進(jìn)行封面焊(如圖2)。卸下冷卻裝置，在焊縫金屬及管外徑熱影響區(qū)處涂敷有機(jī)涂料并纏繞玻璃絲布進(jìn)行外防腐補(bǔ)口處理。達(dá)到小口徑，無限長的管道防腐連續(xù)性的目的。采用上述方法焊接的鋼管，經(jīng)3%氯化鈉溶液浸泡，在室溫腐蝕試驗(yàn)5000小時(shí)及經(jīng)3%氯化鈉溶液浸泡，在80℃溫度腐蝕試驗(yàn)2000小時(shí)，焊縫抗腐蝕性是結(jié)構(gòu)鋼焊縫的五倍以上。這種工藝方法優(yōu)于美國專利4611833提出的以鐵基合金為涂敷材料，采用角焊焊接管接頭的方法。
本發(fā)明的噴焊槍是在現(xiàn)有噴焊槍的結(jié)構(gòu)上作了改進(jìn)(如圖3)。該槍由粉斗3、軟管4、粉斗支架5、噴槍6等組成。改進(jìn)部分是在粉斗3上安裝激磁線圈1、針閥2，并增大了粉斗3的容積，比普通粉斗容積大8倍，適于大批量生產(chǎn)的需要。而且激磁線圈1產(chǎn)生振動(dòng)帶動(dòng)針閥2不致使粉孔堵塞。還將噴槍6前端的噴嘴彎管7的長度縮短一半，即可噴焊小口徑、深0-160mm鋼管的內(nèi)表面。并將噴槍6通過鉸接桿8聯(lián)結(jié)在調(diào)整套9上，調(diào)整套9固定在安裝有滾輪11導(dǎo)軌12的底板10上，可在垂直平面上作任意角度調(diào)整，變手工操作為半機(jī)械平衡操作，改善了勞動(dòng)條件。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用含鉬的鎳基合金及單面焊雙面成型工藝，使焊縫半熔化區(qū)合金沖淡率低，耐腐蝕性高，解決了鋼管焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐連續(xù)性問題，提高了鋼質(zhì)管道在腐蝕介質(zhì)中工作的使用壽命。
2、噴焊層及有機(jī)涂層的搭接層耐-40-40℃條件下冷熱疲勞，與鋼管結(jié)合強(qiáng)度高。
3、采用噴焊技術(shù)可對φ60-89mm直徑，無限長鋼管焊接接頭區(qū)進(jìn)行內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口處理。
4、改型的粉末噴焊槍操作靈活、平穩(wěn)，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，適于大批量生產(chǎn)的需要。
權(quán)利要求
1.一種鋼質(zhì)管道焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口方法，包括防銹層噴涂、熔焊連接等工藝步驟，其特征在于該方法是以下列工藝步驟和配方為特征實(shí)現(xiàn)的(1)工藝步驟首先用改型粉未噴焊槍加熱重熔鎳基自熔性合金粉末并噴焊于管端內(nèi)壁，然后在現(xiàn)場使用含鉬的鉻鎳不銹鋼焊條采用單面焊雙面成型工藝將管線進(jìn)行焊縫打底焊接，最后在焊縫底層上用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼焊條進(jìn)行封面焊；(2)單面焊雙面成型工藝將焊條靠近坡口底部噴焊層處，用較小電流進(jìn)行兩邊擺動(dòng)施焊，均以半擊穿法運(yùn)條，并按仰焊、立焊、平焊的焊接順序焊接，達(dá)到焊縫反面成型；(3)配方(重量%)鎳基自熔性合金粉末的組成為碳0.1-0.5%、鉻18-25%、鉬2-5%，硅2-3%，其余為鎳；焊縫打底焊接用不銹鋼焊條的組成為碳0.1-0.3%，鉻20-28%，鉬2-3%，硅0.5-2.5%，鎳16-22%，其余為鐵。
2.一種為使用權(quán)利要求1所述方法而設(shè)計(jì)的改型噴焊槍，由粉斗3、軟管4，粉斗支架5、噴槍6等組成，其特征在于在粉斗3上裝有激磁線圈1、針閥2，并增大粉斗3的容積;將噴槍6前端的噴嘴彎管7的長度縮短一半;將噴槍6通過鉸接桿8聯(lián)結(jié)在調(diào)整套9上，調(diào)整套9固定在裝有滾輪11、導(dǎo)軌12的底板10上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小口徑鋼質(zhì)管道焊接接頭區(qū)內(nèi)壁防腐焊接補(bǔ)口方法及裝置。其特征是使用粉斗容積增大的裝有滾輪的改型噴焊槍將含鉬的鎳基合金粉末材料噴焊于鋼管端部內(nèi)壁，使用含鉬的不銹鋼焊條采用單面焊雙面成型進(jìn)行底焊。這種方法和裝置具有半熔化區(qū)合金沖淡率低、耐腐蝕性高，與鋼管結(jié)合強(qiáng)度高、防腐連續(xù)及焊槍操作平穩(wěn)等特點(diǎn)。適用于小口徑、無限長鋼質(zhì)管道內(nèi)壁防腐蝕焊接補(bǔ)口處理。
文檔編號B23K9/02GK1066410SQ9210375
公開日1992年11月25日 申請日期1992年5月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月21日
發(fā)明者嵇漢雄, 王長栓, 任沈城, 姚連根, 羅文嶺, 雷松華, 張德勇, 趙永海, 張春雨, 張亞光, 胡卓英, 郎萬成, 吳曉光 申請人:大慶石油管理局油田建設(shè)設(shè)計(jì)研究院, 黑龍江省機(jī)械工業(yè)研究所