冶金復合雙金屬管材的焊接技術探究

李占松

摘 要：在如今的工業生產過程中，冶金復合雙金屬管材在焊接的過程中容易出現多種問題，例如合金元素燒損、背面氧化成形問題、層間未熔合、熔池金屬塌陷等，這些問題的出現將會對冶金復合雙金屬管材的質量造成嚴重影響。筆者將結合冶金復合雙金屬管材的結構特點進行著手，再根據復合雙金屬管材的焊接原則為基礎，對焊接的方法、管材的設計與焊接的材料進行深入探討分析，以期可以讓復合雙金屬管材的焊接技術能夠更加成熟，探討出更適合我國工業行業的復合雙金屬管材的焊接與檢測技術，并構建相應的耐腐蝕性能體系。

關鍵詞：冶金 復合雙金屬管材 焊接技術

中圖分類號：TG457.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（b）-0091-02

雙金屬復合管擁有著多重的特性與優點，包括耐腐蝕性強、價格便宜和較高的承壓能力等，已經在我國得到了越來越多的推廣使用，涵蓋了油田、油氣、海底管道、陸地油田等多個領域。而雙金屬復合管材擁有著特殊的結構，其需要保證極強的耐腐蝕性和對力學特殊的要求，所以導致了它的焊接過程的復雜性。在雙金屬復合管的焊接過程中，往往會出現多層焊的現象，也就直接導致了對雙金屬復合管焊接難度的增加，技術性較為復雜。因此如何對復合雙金屬管材進行大范圍的焊接就成為了目前的一大難題，需要積極的面對與討論解決。

1 復合雙金屬管材的制作工藝

復合雙金屬管材的制作工藝與普通的管材制作工藝類似，都是由兩個階段構成的：成型與焊接，所以一般的焊接鋼管所使用的設備也可以用于雙金屬冶金復合管。

1.1 螺旋縫成型

螺旋縫焊管成型是雙金屬冶金復合管的一種主流的成型方式，通過相應的具體工藝操作后，就可以實現用負荷卷板制造出雙金屬冶金復合管。為了防止普通焊接所經常出現的基層碳鋼成分過渡到復合層的情況發生，可以采取預精焊“兩步法”進行焊接。不但可以有效解決以上的問題，還可以保障復合雙金屬管材的耐腐蝕性，不會因為焊接受熱而降低，可以保證其的性能均衡。

1.2 JCO或者UO成型

一般直縫埋弧焊管成型技術也會在雙金屬復合管材的焊接過程中使用到，經常性的會在JCO和UO的成型中出現。使用JIO、UO的成型方法為復合雙金屬管材進行焊接的特點是工藝技術相對簡單，只需要保障其的復合層耐腐蝕性能夠達到相關的要求，保障雙金屬冶金復合管材的力學性能不會受到影響即可。利用JCO或UO成型的辦法可以大幅度的使得工業的成本降低。

1.3 連續輥軋成型方法

連續輥軋成型方法的目的是將復合鋼板進行連續的卷制后，形成最終的圓筒形狀，通常會利用低合金鋼或者高頻電阻焊等進行焊接完成。

2 焊接的方式

根據實際的情況，不同的冶金復合雙金屬管材有著不同的成型方式，而在成型的過程中也需要相應的焊接工藝進行焊接。

2.1 基體的焊接

基體的金屬通常會選擇低合金鋼或者碳鋼，主要的焊接方式是埋弧焊、氣體保護焊和高頻電阻焊。選擇不一樣的焊接方式，造成的坡口的形式也就大不相同。為了保障焊接的質量水平和焊縫能夠達到標準，在焊接的設計階段需要合理選擇鈍邊與坡口的角度。

2.2 復合層焊接

復合層的特點是基體比較輕薄，根據不銹鋼自身的特性，在焊接的過程中由于會產生大量的熱量，導致熱應力也會很大，造成的直接后果就是會使得很薄的復合層出現變形，甚至直接燒穿。焊接過程中往往還會對復合層的金屬造成不同程度的破壞，以及因為大量熱量的產生而導致雙金屬的耐腐蝕性降低，在焊接的過程中要盡量避免以上問題的發生。要根據實際的情況進行焊接方法的相應選擇，要在設計階段就明確焊接的順序和更適合的坡口形式。等離子焊、熔化極氣體保護焊、帶極電渣堆焊等方法是主要的復合層焊接方法。

3 冶金復合雙金屬管材的焊接技術的監測與耐腐蝕性

無論是埋弧焊還是螺旋縫，都要根據實際的現場情況才能選擇合適的復合層焊接工藝，以達到對冶金復合雙金屬管材批量生產的目的。而在大批量生產的過程中，就需要對其進行強化的管理監測與耐腐蝕性的考驗。

如今在國外的冶金復合雙金屬管材的焊接技術討論中，MIG設備與工藝開始逐漸流行開來，其的特點就是具有較高的焊接效率，但缺點則是需要打磨層間的接頭處位置，而且由于技術層面還不成熟，導致了質量并不能普遍達到要求，返修率偏高等現象。這就需要嚴格的二次監測，來保障焊接的質量。另外，采用TIG的焊接工藝，雖然可以實現焊接質量的提升、不需要打磨層間、無飛濺等，但焊接的效率仍然是一個問題，有待加強與提高。

TIP、TIG是目前最為先進的焊接技術，其不但具有TIG的焊接質量，還兼備了MIG的熔敷效率，其原理則是先利用焊絲的攪拌破壞金屬熔池的表面張力，改變熔敷的特性，提升熔敷效率，還能剔除雜質，讓焊縫的力學和冶金性能得到保留。

由于受到現實因素的制約，加工成本需要得到有效控制，焊接的時間周期也有著明確的限制，導致了目前普遍使用的都是機械復合管，而機械復合管由于自身的特性，在兩層材料之間有縫隙，直接導致了在檢測時往往發生焊縫中缺陷混淆的事件。對于其的檢測方式如今一般會使用AUT檢測技術。

由于焊接對于冶金復合雙金屬管材是一項十分重要的步驟，焊縫又往往是管道中最薄弱的一個環節，所以需要對冶金復合雙金屬管材耐腐蝕的性能進行深入探討。要積極構建對冶金雙金屬管焊縫耐腐蝕性的評級系統，規范相關的操作，提升檢測人員的自身專業素質和水平，嚴格遵守相關的焊接工藝要求和標準。還要將所研究出的耐腐蝕性體系進行大力推廣。

4 結語

作為一種全新的管材材料，復合雙金屬管材依靠著自身超強的耐腐蝕性和低廉的價格，已經得到了越來越多的肯定和使用。在我國雙金屬復合管雖然也得到了一定程度的使用，但所涉及的范圍還是不夠大，而且技術層面也遠遠達不到行業所要求的標準。特別是在焊接以及技術方面，我國還與其他的發達國家有著一定的距離，最關鍵的是在雙金屬復合管的耐腐蝕性和結構特點的評價體系上，還是有著很大的空白和缺陷，需要得到更多的關注與彌補。我國的相關部門與單位要積極完善技術，提升自身的專業能力，只有有效解決了以上的問題，才能夠實現復合雙金屬管材在我國的廣泛推廣和應用。

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