有关inconel625／x复合管焊接工艺及接头性能研究

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1、学兔兔www.xuetutu.comInconel625／X65复合管焊接工艺及接头性能研究中海油能源发展湛江采油服务文昌分公司(524057)汪建明王文龙郭岳新中海石油(中国)有限公司湛江分公司(524057)周声结井元彬摘要对双金属复合管进行了GTAW(TIPTIG)对接焊试验，并对接头进行了拉伸、弯曲、冲击、硬度测试以及无损探伤，利用光学显微镜、化学分析方法对接头金相组织和主要合金元素进行了分析。结果表明，焊接接头无缺陷，力学性能优良，焊缝区为晶粒非常细小的柱状树枝状奥氏体组织，主要合金元素含量均匀稳定，耐蚀性能良好。关键词：双金

2、属复合管焊接工艺力学性能显微组织中图分类号：TG440前言1试验材料双金属复合管是由外碳钢材料和内抗腐蚀合金钢1．1复合管材料材料按机械或冶金的方式复合而成，它将抗腐蚀合金双金属复合管对接焊的难点在于避免基层低碳钢的防腐性能与碳钢管优异的力学性能进行了有机结对不锈钢的污染，使得不锈钢焊缝的耐腐蚀性下降，合。适用于高温、高压环境输送酸性介质。双金属复采用管端堆焊耐蚀合金层的工艺方法可以大大降低复合管按其结合方式可分为机械复合管和冶金复合管，合管对接焊的难度，保证焊缝的耐蚀性能，为此对而机械复合管由于其制造和价格上的优势而得到广泛+219．

3、1mmx(14．3+3)mm、材质为X65／316L的复合使用¨-2]。在崖城13—4气体开发工程项目中，需建一管管端内壁堆焊3mm厚、50mm长的Incone1625耐蚀条总长为22．5km从崖城13—4气田至崖城13—合金层，如图1所示，所以复合管对接焊本质是实施In．1AWA平台的海底输气管道，由于崖城13—4气田为边cone1625／X65异种金属焊接。际气田且其天然气组分中二氧化碳含量高达5．73％，所以该海底管道直管段选用机械复合管(内衬管为不锈钢316L，外管为碳钢X65)。然而，对于机械复合管在国内海上油气田项目中，尚无

4、应用先例，且海洋工程施工特点完全不同于陆地，其单位时间作业成本远高＼＼＼＼＼＼＼＼＼＼＼＼＼＼'1／／／／／／／／／／／／／／／／／／,于陆地施工，而且环境条件更加恶劣。为保障崖城l3—4气田开发工程项目的顺利实施，确保国内首条海洋6L村首Inone1625堆焊层油气田用机械复合管管线实现自主铺设，成功解决机图1管端堆焊示意图械复合管焊接效率低等问题，在国内缺乏相关资料的情况下，课题组通过前期大量试验摸索、方案优选，展堆焊后对堆焊层进行化学分析、金相组织观察和开针对机械复合管材料的高效焊接工艺开发、设备选性能测试。结果表明，在堆焊层与基

5、层界面处化学元型与焊接材料筛选工作，同时对机械复合管焊接接头素扩散不严重，其显微组织为树枝状奥氏体；堆焊层与焊缝及热影响区进行力学性能、防腐性能和微观金相基层形成致密的冶金结合，界面处没有出现气孔、裂纹组织的试验研究。及熔合不良等冶金缺陷且硬度高于基层；堆焊后界面结合强度平均为415MPa。收稿日期：2012—04—25试验材料的化学成分见表1，力学性能见表2。422012年第8期学兔兔www.xuetutu.com生产应用r蜉掳表1试验材料化学成分(质量分数，％)表2试验材料力学性能图2坡口形式及尺寸1．2焊接材料焊接材料选用与堆焊材

6、料一致的Inconel625，打底焊焊丝直径为60．9mm，填充焊焊丝直径为西1．2mm，焊丝化学成分见表3。表3焊丝化学成分(质量分数，％)图3焊道及焊接顺序2．2坡口组对及气体保护2焊接工艺及过程组对应在坡口加工完成并清理干净后进行，组对前先将背面氩气保护装置装入坡口内，背面氩气保护2．1坡口设计装置采用两橡胶挡板置于焊缝两侧，构成封闭氩气仓，双金属复合管焊接的难点在于避免基层碳钢对耐实现对内焊缝的保护，避免内焊缝的氧化。蚀合金层的污染，使得耐蚀合金层焊缝的耐腐蚀性能2．3焊接方法及工艺参数下降，为此选用“剥皮”焊接方法，采用如图2

7、所示的坡由于Incone1625合金导热系数小，且不到X65的口形式及尺寸。打底焊在“裸露”出来的Incone1625堆一半，同时Incone1625合金熔池流动性差，因此在复合焊层上进行，从而有效避免了碳钢对耐蚀合金层的污管焊接中选用TIPTIG焊接技术，它具有热输入最小、染，另外该窄间隙焊接坡口，相对于传统的3O。坡口焊振动送丝、熔池搅拌等特殊功能，特别适合于高镍合金接材料填充量减少了73％，极大提高了焊接效率。焊的焊接。复合管焊接工艺参数见表4。电源极性为直道设计及焊接顺序如图3所示。流反接。，表4复合管焊接工艺参数2012年第8

8、期43学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com0砌0O加O布均匀。3．4化学成分分析宝3．4．1光谱分析Z一对焊缝根部取样，采用光谱分析法对焊缝根部进母l＼材_X65一。＼母