不銹鋼復合鋼管焊接工藝要點分析

張國偉

摘 要：不銹鋼復合鋼管具備良好的防腐蝕性能，并且使用壽命較長，受到了人們的關注和青睞。本文基于此主要來探究不銹鋼復合鋼管焊接工藝的相關特性，同時針對內襯不銹鋼復合鋼管的焊接參數來探究其存在的質量問題，提出相應的解決對策。

關鍵詞：內襯不銹鋼 復合鋼管 焊接工藝

1、不銹鋼復合材料焊接工藝的特點

1.1基層、復層的焊接特點分析

在進行不銹鋼鋼管焊接的過程中，一般來說所選擇的基層與復層的焊接工藝需要區分開來，這樣才能夠最大程度上保證復合鋼管的性能穩定，不失去其本身的性能。

在基層與基層的焊接工藝上需要選擇的焊條和焊絲應當與基層的材質契合；在復層與復層的焊接上，則焊條和焊絲的選擇應當與復層的材質相吻合。

一般復層的焊接工藝需要與不銹鋼相同，而基層的焊接工藝與珠光體鋼類似。總而言之，基層與基層的不銹鋼焊接工藝、復層與復層的不銹鋼焊接工藝主要的施工手段比較簡易，在實際的施工過程中相關工作人員也具備了一定的經驗。

1.2過渡層焊接特點分析

很多情況下，選擇的焊接工藝相關參數錯誤使得過渡層的焊接出現基層焊接正常，但是復層的合金材料受到嚴重的影響，摻入大量的其他元素，影響到鋼強度；另一方面焊接工藝選擇不當也會導致復層在焊接過程中金屬受到影響，金屬之間的塑性強度大幅降低，并且抗腐蝕性能也會受到一定影響。因此，過渡層的不銹鋼鋼管焊接工藝上，要選擇以奧氏體填充材料來進行輔助焊接，所選擇的奧氏體填充材料中主要以高含量鉻元素發揮作用。在過渡層焊接過程中還需要含有一定的鐵素體，提升焊接部位的抗裂性能，保證鋼管的質量要求。同時在進行復層和基層的焊接過程中，應當以抗逆程度較小的層面作為焊接的基本要求。

1.3過渡區組織特點

過渡區主要包含基層和復層的結構分子的共同特性，既有基層分子的性質也有復層分子的性質。在進行焊接的過程中，極容易出現接頭處出現碳擴散現象以及合金燒毀的現象。如果在過渡區焊接過程中選擇的焊接工藝不符合基層或者復層的基本要求，就容易使得過渡區電流過大，電流增加會影響到復層的抗腐蝕性結構，降低復層的強度，影響到不銹鋼復合鋼管的質量。因此在過渡區進行焊接工藝的選擇上需格外重視焊接材料的選取。

2、復合管焊接

2.1復合管焊接工藝要求

焊接場所應采取防風、防寒等措施，確保施焊環境不低于5℃，當風速>2m/s、相對濕度>90%時，禁止施焊。焊接前，應把準備焊接的區域25mm范圍內清理干凈，確保無切割和加工的切削液、油、鐵銹、水垢或其他有害物質，以免焊接過程中產生氣孔等缺陷。

2.2復合管端部封焊

由于復合管的基層和復層只是通過擠壓使內外壁貼合在一起，接觸面存在空氣、水分和油污等雜質，所以焊接過程中，受熱會分解為水蒸氣和CO2氣體，影響焊縫質量，產生氣孔等缺陷。另外，由于復層和基層之間不易熔合在一起，所以需要對復合管坡口一側的端部進行封焊。封焊層可以起到封底焊作用，還可以增加坡口尖端不銹鋼層的有效厚度，提高接頭的抗腐蝕性能。

封焊選用較小的焊接電流，較快的焊接速度，電弧擺幅不宜過大，圓周均勻堆焊兩層。采用φ1.6mm、ER309L焊絲，電流一般應控制在60A左右，以防止不銹鋼復層被燒穿。封焊后，用砂輪機將坡口修磨成25゜±2.5゜角，鈍邊約lmm。

2.3復合管組對及定位焊

復合管組對及定位焊管子組對前，用丙酮或酒精清洗坡口兩側25mm范圍。為了保證管子組對的精度，需采用工裝。把管子坡口一側放到角鋼2內，扭動把手6，利用絲桿4將管子壓緊，再把另一根管子按照相同的方法壓緊，保證坡口間隙符合工藝要求的2-3mm，并且周圈均勻。測量對接完的焊口，內外壁要求齊平，錯邊量不能超過復層壁厚的10%，且≤2mm。

由于打底焊時會產生較大的焊接應力，影響打底焊背面成形，因此需要進行定位焊。定位焊采用三點焊法，每個焊點單面焊雙面成形，長度一般為10-15mm，厚度為2-3mm。定位焊工藝必須與打底焊一致，采用φ2.4mm、ER308L焊絲，電流一般應控制在80-90A。

由于復層材質是不銹鋼，管子內部焊縫會產生嚴重的氧化，為保證焊縫成形和焊縫質量，管子內部必須進行充氬氣保護。充氬氣前，需要用紙膠帶將所有的管口進行封閉，然后進行充氬，氬氣流量為5-14L/min。

2.4復合管對接焊

檢測定位焊縫，不得有裂紋及其他缺陷，若發現缺陷應及時清除。用砂輪機將所有定位焊焊點的兩端修磨成緩坡狀，以保證打底焊接頭完全熔透。保證定位焊后的坡口角度為50°±5°。

復合管對接焊時，共需要焊接4層，全部為單層單道焊。由于復合管焊接的特殊性，需要采用三種不同的焊接材料來焊接，因此嚴禁焊材亂用，必須嚴格執行焊接工藝。

3、焊接中的注意事項

3.1層間溫度控制

在不銹鋼復合鋼管的焊接過程中，控制層間溫度對于不銹鋼復合鋼管的性質具有有效的保護作用。不銹鋼復合鋼材的自身導熱系數比碳鋼導熱系數低2/3，當不銹鋼復合鋼材長時間處于高溫狀態之下，其內部的晶體結構會出現嚴重的破壞，從而使得不銹鋼復合鋼材在后期的使用過程中焊接部位出現質量問題。因此在進行不銹鋼復合鋼材的焊接過程中，一般需要將溫度控制在140℃以下，這樣不僅能夠有效完成焊接工藝，而且也能夠最大程度保證不銹鋼復合鋼管的質量。

控制不銹鋼復合鋼管焊接過程中的溫度問題可以采用水冷卻法處理，即在焊接的過程中需要保證不銹鋼復合鋼管兩側都進行一定的冷卻，保證兩側性質相同，從而在最短的時間內將焊接部位的溫度降低到140℃以下，保證不銹鋼復合鋼管的性能不受到損壞。

3.2焊接氣泡的處理

在焊接過程中，往往會由于不銹鋼復合材料的突然加熱而使得周圍空氣溫度上升，當這部分受熱空氣無法排出鋼管內部時，在焊接的過程中就會出現氣泡現象，其會在一定程度上影響到焊接部位的質量和強度。

對于焊接氣泡的處理手段一方面可以通過控制溫度的方式，在焊接的過程中一邊控制溫度一邊進行焊接工作，降低周邊空氣溫度的上升。另一方面可以采用氣體排出的方式，在焊接施工工藝之前，首先在焊接部位開8mm左右的口，在焊接施工過程中，受熱氣體就會從小孔中排出，而不會影響到焊接部位的效果。

3.3磁偏吹的處理問題

不銹鋼復合鋼管在焊接管口的過程中出現磁偏吹現象也是比較常見的，這主要是因為在實際的焊接過程中，由于二線接觸點的關系而產生一定的電流，電流產生磁場，從而造成磁偏吹現象出現。

對于磁偏吹現象的處理方式是降低焊接部位與實際接觸點之間的距離，這樣就能夠有效的降低磁偏吹現象出現。如果在焊接過程中已經出現了磁偏吹現象，那么應當將線圈進行一定的纏繞，將不銹鋼復合鋼管焊接過程中產生的磁力進行一定的抵消。線圈纏繞之后如果磁偏吹現象更加嚴重，說明纏繞方向錯誤，這時只需要將線圈纏繞反方向實施就能夠有效的抵消磁場現象。

4、結語

不銹鋼復合鋼管因其既具有碳鋼或合金鋼的力學性能，又具有不銹鋼的耐蝕性等優點得到了廣泛運用。為了保證不銹鋼復合鋼材焊接工藝的質量，過渡層的焊接是保證復合管焊接質量的關鍵。此外，內襯不銹鋼復合管的使用不僅降低了制造成本，又確保了厚度以保證強度，同時達到了管路內部防腐的要求，大大提升了企業的經濟效益。

參考文獻

[1]付現橋，徐敬，卜明哲，劉志田，項祖義，郭旭.L360QS/316L不銹鋼復合鋼管焊接工藝和性能研究[J].焊管，2014，02：48-52.

[2]付現橋，徐敬，劉志田，卜明哲.L450/316L不銹鋼復合鋼管環焊縫焊接工藝研究[J].焊接技術，2014，07：22-24+5.