淺析內襯不銹鋼復合鋼管焊接質量控制工藝

王攀 謝林 陸帥

摘要：因某大型水電站內襯不銹鋼復合鋼管焊接施工過程中出現了質量問題，現從原材料、焊接工藝方面進行綜合分析并制定控制策略，成功解決了復合鋼管基管與襯管結合強度差、焊接質量差等問題，保障了管路施工質量，延長了管路使用壽命，可為類似工程建設項目解決內襯不銹鋼復合鋼管焊接質量問題提供參考。

關鍵詞：復合鋼管;焊接;優化

0? ? 引言

內襯不銹鋼復合鋼管具有抗壓、抗沖擊性能強，內壁光滑不結垢，工作壓力高，防銹耐腐蝕性好，接近純不銹鋼管的優點，且造價低，只有純不銹鋼管造價的60%～70%。因此，某在建大型水電站管徑大于DN150的管路均采用內襯不銹鋼復合鋼管。

內襯不銹鋼復合鋼管雖有諸多優點，但施工工藝要求高，某大型在建水電站管道安裝過程中曾發生諸多焊接質量問題，最突出的問題是單面焊雙面成型不好。若采用常規工藝施工，雖管道本身有諸多優點，但由于在施工過程中存在外層碳鋼層內露及電焊時破環內層不銹鋼層晶間結構，管道接頭處就成了整個管路系統的薄弱環節，整個管路系統的耐腐蝕性和使用壽命就接近碳鋼管，失去了選用內襯不銹鋼復合鋼管的價值。

1? ? 原因分析

影響復合鋼管焊接質量的因素主要有原材料因素、焊接施工工藝因素。

1.1? ? 原材料因素分析

內襯不銹鋼復合鋼管由外層碳鋼管（基管）和內層不銹鋼管（襯管）采用旋壓復合技術復合而成，實現兩者緊密結合，內層不銹鋼層具有耐腐蝕性能，外層碳鋼管保證管道的承壓強度。將成型的內襯管裝入基管內，再利用旋壓法加工成內襯不銹鋼復合鋼管。如基管內壁平整度達不到要求，就會導致襯管與基管結合不嚴，形成脫空現象。曾發現部分內襯不銹鋼復合鋼管襯管與基管間存在大面積脫空的情況，切開鋼管檢查，脫空間隙達2 mm。脫空缺陷將導致內襯不銹鋼復合鋼管耐壓性能大大降低。

1.2? ? 焊接工藝因素分析

1.2.1? ? 切口處理不當

若采用切割機手工切割內襯不銹鋼復合鋼管，則管道切口不平整，管路對接環縫間隙不規則;在切割過程中產生大量的熱量，也會導致不銹鋼層發生變形，加之切割機的旋轉帶動作用，不銹鋼層與碳鋼層會發生分離;在進行焊接坡口打磨過程中，手工打磨難以控制坡口角度，且管口不平整，易造成坡口過度打磨，傷及不銹鋼層。

1.2.2? ? 焊接工藝選用不當

在兩根內襯不銹鋼復合鋼管對接時，直接采用？準3.2 mm的焊條對環縫進行焊接，是導致單面焊雙面成型效果差的根本原因。焊條直徑大，無法到達不銹鋼層，將造成不銹鋼層未熔合。焊接工藝選用不當，直接影響內襯不銹鋼復合鋼管焊接質量。

2? ? 控制策略

2.1? ? 原材料控制策略

要控制好內襯不銹鋼復合鋼管的整體施工質量，首先要控制好原材料的質量，需選用彈性旋壓磨具生產的內襯不銹鋼復合鋼管，以保證基管與襯管的結合強度;并采用前抽樣對鋼管的維氏硬度、基管和襯管剪切結合強度等進行測試，合格后方可使用。

2.2? ? 焊接工藝控制策略

2.2.1? ? 切口處理工藝優化

采用半自動等離子管道切割機（軌道可爬式）切割管路，并將割槍調整至與鋼管成55°夾角的位置，既可保證坡口角度，又能確保鋼管切割時襯管與基管不分離，還能保證管口齊平。

2.2.2? ? 焊接工藝優化

（1）基管與襯管封焊：將鋼管切口兩側20 mm范圍內的雜質、污物清除干凈，采用氬弧焊將不銹鋼層與基管層進行封焊，其目的是防止單面焊雙面成型不好。若出現不銹鋼層與基管層未熔合現象，將直接影響管路使用壽命。

（2）焊縫對接：裝配時以不銹鋼層表面為基準，其錯邊不大于2 mm;對接時預留3 mm間隙。焊縫對接型式如圖1所示。

（3）焊縫定位：在襯管上采用A302？準2.5 mm焊條手工電弧點焊定位，周向定位焊宜超過4處。

（4）襯管焊接：不銹鋼襯管層采用A302？準2.5 mm焊條焊接，其道間溫度不高于120 ℃。

（5）過渡層焊接：基管與襯管過渡層采用J507？準3.2 mm焊條焊接，過渡層的厚度不小于2 mm。

（6）基管焊接：采用J507？準3.2 mm或？準4.0 mm焊條焊接，焊縫表面應盡可能與基管表面保持平整、光滑。對接縫的余高應不大于1.5 mm。焊縫焊接型式如圖2所示，焊接工藝參數如表1所示。

3? ? 應用效果

施工工藝優化后，對焊縫進行PT檢測，所有焊縫均一次性檢測合格。對施工完成的各類管路進行水壓試驗，試驗壓力為其工作壓力的1.25倍，保壓30 min，壓力未下降，檢查所有焊縫均未出現滲漏及其他缺陷。

4? ? 結語

內襯不銹鋼復合鋼管是近年來發展起來的一種新型管材，強度高，耐腐蝕性能良好，適用于腐蝕工況下各類介質的輸送，但在管路焊接過程中易出現一些質量問題。本文對焊接缺陷進行分析，通過優化焊接工藝解決了焊縫接頭處外層碳鋼管內露及內層不銹鋼管晶間結構被破壞的問題，使管路系統形成了一個良好的防腐整體，體現了選用內襯不銹鋼復合鋼管的價值，為類似工程建設項目解決復合鋼管焊接質量問題提供了參考。

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收稿日期：2020-04-29

作者簡介：王攀（1989—），男，云南宣威人，助理工程師，從事水電站設備檢修維護工作。