双金属复合管（30420）安装施工技术
2014-06-14蒋小文
摘要：目前的施工技术双金属复合管在野外施工工作中有可能发生开裂、造成塌陷缺陷，形成施工安全隐患，对于其施工技术有必要进行适应性调整。基于此，文章重点对双金复合管安装施工技术进行探讨。
关键词：双金属复合管；复合管；施工技术
中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0073-02
双金属复合管以其耐腐蚀性能、高承压，低造价的优势，在管材领域站稳脚跟，并蓬勃的发展，双金属复合管的实际应用领域还在不断的拓展。本文就是以实际的工程为基础，探讨双金属复合管实际施工中的安装技术。
1 工程简介
永宁采油厂原油集输工程，包括徐庄、白杨树湾、宜西沟、周51井共四个油区的地面建设工程，每个油区由联合站、增压点、站外输油管线、站外注水管线组成，以联合站为中心站，负担该油区原油的集中处理和对外输送任务。施工地点全部位于志丹县境内山区，并且相对位置非常分散，施工区域地形复杂，站外管线工程量大、穿跨越多，站外管线同沟铺设量大，最多排列40根管线，管线编号，排列难度大。设计的双金属复合管主要在两个站使用，白杨树湾和周51联合站，用于原油分离后含油污水的回注，设计压力PN25MPa，主要有三种规格：Φ159*16+0.8、Φ140*14+0.8、Φ114*12+0.8，总长度约25公里，材质是20钢内衬0.8mm的304不锈钢，焊接坡口为V型，手工氩弧焊打底，电弧焊盖面，100%探伤。管件为304不锈钢。
2 双金复合管的施工难点
双金属复合管以其突出的耐腐蚀性能和超高的性价比，在天然气工业、化学、石油、供水等等行业都展现出了应用前景。而其优势得源于其特殊的结构形式：双金属复合管是将合金钢管或碳素钢管作为基管，再在其内表面覆衬一层约2～3mm厚的耐蚀金属涂层，涂层材质通常为钛合金、不锈钢、铝、铜等。这样的结构让双金属复合管能够同时具有不锈钢的耐蚀性和碳钢的耐压性以及相对低廉的价格。然而双金属复合管接头的性能和组织在实际的使用过程中，容易受到现场措施、工艺参数的影响。就当下国内的生产工艺，只能采用“液压复合技术”或“金属管道爆燃加衬技术”，机械结合衬层和基层，两者之间会存在一定的缝隙，无法让两者达到冶金结合。同时国内尚不能生产复合管弯头，所以必须进行两种甚至更多种钢的焊接。然而双金属复合管的特殊结构使其在焊接时可能会产生如下焊接缺陷：夹渣、层间难以熔合、熔池金属塌陷形成焊瘤、焊缝周围碳原子迁移削弱防腐效果、主要合金元素易烧损、焊缝背面氧化成型不良等。所以若想将复合管大规模的推广，关键是解决复合管的焊接技术问题。
3 复合管的安装施工
3.1 坡口接头形式
基于国内当前的生产水平，复合管的基层与衬层之间存在间隙，难以达到分子甚至原子间的结合，所以坡口的接头形式将很大程度的影响焊接工艺的评定结果。如图1为传统的坡口焊接形式，衬层与基层之间易产生裂纹，焊接区域也可能发生“渗碳”的现象。经过工程技术人员积极的探索，设计出使衬层突出2～3mm，如图2所示的坡口形式，这种形式的主要优点如下：（1）衬层突出一点，延长了碳钢到根焊的焊缝距离，削弱了发生“渗碳”的可能性；（2）易于利于封焊焊道固定衬层，减少焊接组对的错边量。
3.2 坡口加工方法
复合管与不锈钢接头可以根据实际施工的条件选用便携式旋转坡口刀加工方式，或者车床加工方式，此等机械加工的方式能够满足接头对尺寸以及质量上的要求。出于对现场实际情况的考虑，结合地理条件和返修要求，技术人员选用了便携式旋转坡口机来加工接头，此种方法设备简单，操作容易，加工过程只需要将设备的支腿外撑固定在管口，一端探入管口内部，连通电源，之后不需要转动管子，仅刀头旋转就可加工成需要的坡口，克服了车床的地理条件限制和费工费时的
缺点。
4 焊接复合管
4.1 焊接工序
在焊接工序中，复合管与复合板有很大不同。在传统的复合板焊接中，通常是先焊接基层部分，然后才焊接过渡层部分。然而复合管的焊接工作受到管子结构的制约，只能先对接衬层，之后焊接过渡层，然后才能焊接基层。然而在实际的焊接工作中，衬层通常为2～3mm厚，同时管材是椭圆型的，难以组对；而且焊接技术把控困难，焊把的位置和焊接的力度都很难拿捏，极易烧穿衬层。所以技术人员将焊接工序改为先封焊，后根焊，焊接过程中应控制电流量，防止击穿2mm厚的不锈钢层，主要为熔化基层金属，所以尽量使电弧的弧柱中心靠近基层金属。实践证明封焊后的焊接接头，减少了组对的错边量，解决了衬层和基层钢管的相对位移问题，同时也解决了衬层金属热导率小、焊接热量传输速度慢和途径单一等问题，避免了焊缝过热而造成焊接困难、焊后成型差等问题的出现。
4.2 选择焊接材料
选取了天泰公司的TGFA-309L药芯TIG焊丝，同时配合背面氩气保护，封焊方法用钨极氩弧焊。这种药芯焊丝在焊接的时电弧柔软，不产生飞溅，且能够在焊接的时候产生药皮将复合管不锈钢与衬层之间夹层中的空气阻断，降低了外部空气的氧化作用，同时能够使得焊道保持平坦美观的外观。解决了实芯焊丝成型差、电弧硬、飞溅过大的缺点，充分满足了对复合管工艺评定的需求。而在根焊的部分，同样选取的是天泰公司的产品，型号为TGS-309MoL的不锈钢焊丝，焊接过程中利用氩气进行焊缝背面的保护，焊缝实验的最终结果：各项性能指标都满足要求，720h的氯化物腐蚀实验结果合格。
4.3 焊接方法
在焊接方式上，无论是封焊还是根焊均采用钨极氩弧焊的方式。复合管的焊接需考虑到自身复杂的结构形式，在2～3mm衬层对接工作较难完成，然而钨极氩弧焊能够解决这一问题，可能在焊接速度上较其他方法较慢，但是相对来说是为完美的打底焊接方式，还能够适应与多种坡口的打底焊接。其优点主要表现在：可实现单面焊接双面成型，因为能够直接观察到焊接熔池以及熔透的状况；熔合较小，有利于控制异种钢焊缝的组织和成分；背面不产生熔渣，利于管内清洁。在进行完打底焊的工序之后，就可以继续普通钢之间的焊接了，如图3中第3道至第n道工序。为提高焊接速度，解决焊道宽导致的钨极氩弧焊速度慢问题，经焊接工艺评定，确定了焊条电弧焊作为复合管基层的焊接方法。
5 结语
高压油气田中已经实现了双金属复合管的应用，并成功解决了含有CO2、H2S、C1等高酸性天然气而造成的电化学腐蚀，应力腐蚀开焊等问题。双金属复合管由于自身较强的耐蚀功能，和较高的性价比，在供水工程、天然气工程、石油、化工工业中都具有较好前景。双金属复合管终将广泛的取代纯不锈钢和碳钢加缓蚀剂的传统做法，所以有必要掌握复合管的焊接及施工技术。只有不断的提高技术水平才能够有力推进我国油气田方面接轨国际的进程，增强技术优势。
参考文献
[1] 刘勇，候远盛，王义，等.双金属复合管道在牙哈凝析气田的应用[J].油气田地面工程，2006，（9）：114-115.
[2] 杨红春，杨小平，杨明忠，等.牙哈凝析气田腐蚀机理及防腐措施研究[J].钻采工艺，2007，（2）：117-119.
[3] 陈海云，曹志锡.双金属复合管塑性成形技术的应用及发展[J].化工设备与管道，2006，（5）：97-98.
[4] 李发根，魏斌，邵晓东，蔡锐.双金属复合管技术经济性分析[J].腐蚀科学与防护技术，2011，（1）：69-70.
作者简介：蒋小文（1981—），男，湖南彬州人，陕西化建工程有限责任公司助理工程师，研究方向：石油化工建筑安装工程。
摘要：目前的施工技术双金属复合管在野外施工工作中有可能发生开裂、造成塌陷缺陷，形成施工安全隐患，对于其施工技术有必要进行适应性调整。基于此，文章重点对双金复合管安装施工技术进行探讨。
关键词：双金属复合管；复合管；施工技术
中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0073-02
双金属复合管以其耐腐蚀性能、高承压，低造价的优势，在管材领域站稳脚跟，并蓬勃的发展，双金属复合管的实际应用领域还在不断的拓展。本文就是以实际的工程为基础，探讨双金属复合管实际施工中的安装技术。
1 工程简介
永宁采油厂原油集输工程，包括徐庄、白杨树湾、宜西沟、周51井共四个油区的地面建设工程，每个油区由联合站、增压点、站外输油管线、站外注水管线组成，以联合站为中心站，负担该油区原油的集中处理和对外输送任务。施工地点全部位于志丹县境内山区，并且相对位置非常分散，施工区域地形复杂，站外管线工程量大、穿跨越多，站外管线同沟铺设量大，最多排列40根管线，管线编号，排列难度大。设计的双金属复合管主要在两个站使用，白杨树湾和周51联合站，用于原油分离后含油污水的回注，设计压力PN25MPa，主要有三种规格：Φ159*16+0.8、Φ140*14+0.8、Φ114*12+0.8，总长度约25公里，材质是20钢内衬0.8mm的304不锈钢，焊接坡口为V型，手工氩弧焊打底，电弧焊盖面，100%探伤。管件为304不锈钢。
2 双金复合管的施工难点
双金属复合管以其突出的耐腐蚀性能和超高的性价比，在天然气工业、化学、石油、供水等等行业都展现出了应用前景。而其优势得源于其特殊的结构形式：双金属复合管是将合金钢管或碳素钢管作为基管，再在其内表面覆衬一层约2～3mm厚的耐蚀金属涂层，涂层材质通常为钛合金、不锈钢、铝、铜等。这样的结构让双金属复合管能够同时具有不锈钢的耐蚀性和碳钢的耐压性以及相对低廉的价格。然而双金属复合管接头的性能和组织在实际的使用过程中，容易受到现场措施、工艺参数的影响。就当下国内的生产工艺，只能采用“液压复合技术”或“金属管道爆燃加衬技术”，机械结合衬层和基层，两者之间会存在一定的缝隙，无法让两者达到冶金结合。同时国内尚不能生产复合管弯头，所以必须进行两种甚至更多种钢的焊接。然而双金属复合管的特殊结构使其在焊接时可能会产生如下焊接缺陷：夹渣、层间难以熔合、熔池金属塌陷形成焊瘤、焊缝周围碳原子迁移削弱防腐效果、主要合金元素易烧损、焊缝背面氧化成型不良等。所以若想将复合管大规模的推广，关键是解决复合管的焊接技术问题。
3 复合管的安装施工
3.1 坡口接头形式
基于国内当前的生产水平，复合管的基层与衬层之间存在间隙，难以达到分子甚至原子间的结合，所以坡口的接头形式将很大程度的影响焊接工艺的评定结果。如图1为传统的坡口焊接形式，衬层与基层之间易产生裂纹，焊接区域也可能发生“渗碳”的现象。经过工程技术人员积极的探索，设计出使衬层突出2～3mm，如图2所示的坡口形式，这种形式的主要优点如下：（1）衬层突出一点，延长了碳钢到根焊的焊缝距离，削弱了发生“渗碳”的可能性；（2）易于利于封焊焊道固定衬层，减少焊接组对的错边量。
3.2 坡口加工方法
复合管与不锈钢接头可以根据实际施工的条件选用便携式旋转坡口刀加工方式，或者车床加工方式，此等机械加工的方式能够满足接头对尺寸以及质量上的要求。出于对现场实际情况的考虑，结合地理条件和返修要求，技术人员选用了便携式旋转坡口机来加工接头，此种方法设备简单，操作容易，加工过程只需要将设备的支腿外撑固定在管口，一端探入管口内部，连通电源，之后不需要转动管子，仅刀头旋转就可加工成需要的坡口，克服了车床的地理条件限制和费工费时的
缺点。
4 焊接复合管
4.1 焊接工序
在焊接工序中，复合管与复合板有很大不同。在传统的复合板焊接中，通常是先焊接基层部分，然后才焊接过渡层部分。然而复合管的焊接工作受到管子结构的制约，只能先对接衬层，之后焊接过渡层，然后才能焊接基层。然而在实际的焊接工作中，衬层通常为2～3mm厚，同时管材是椭圆型的，难以组对；而且焊接技术把控困难，焊把的位置和焊接的力度都很难拿捏，极易烧穿衬层。所以技术人员将焊接工序改为先封焊，后根焊，焊接过程中应控制电流量，防止击穿2mm厚的不锈钢层，主要为熔化基层金属，所以尽量使电弧的弧柱中心靠近基层金属。实践证明封焊后的焊接接头，减少了组对的错边量，解决了衬层和基层钢管的相对位移问题，同时也解决了衬层金属热导率小、焊接热量传输速度慢和途径单一等问题，避免了焊缝过热而造成焊接困难、焊后成型差等问题的出现。
4.2 选择焊接材料
选取了天泰公司的TGFA-309L药芯TIG焊丝，同时配合背面氩气保护，封焊方法用钨极氩弧焊。这种药芯焊丝在焊接的时电弧柔软，不产生飞溅，且能够在焊接的时候产生药皮将复合管不锈钢与衬层之间夹层中的空气阻断，降低了外部空气的氧化作用，同时能够使得焊道保持平坦美观的外观。解决了实芯焊丝成型差、电弧硬、飞溅过大的缺点，充分满足了对复合管工艺评定的需求。而在根焊的部分，同样选取的是天泰公司的产品，型号为TGS-309MoL的不锈钢焊丝，焊接过程中利用氩气进行焊缝背面的保护，焊缝实验的最终结果：各项性能指标都满足要求，720h的氯化物腐蚀实验结果合格。
4.3 焊接方法
在焊接方式上，无论是封焊还是根焊均采用钨极氩弧焊的方式。复合管的焊接需考虑到自身复杂的结构形式，在2～3mm衬层对接工作较难完成，然而钨极氩弧焊能够解决这一问题，可能在焊接速度上较其他方法较慢，但是相对来说是为完美的打底焊接方式，还能够适应与多种坡口的打底焊接。其优点主要表现在：可实现单面焊接双面成型，因为能够直接观察到焊接熔池以及熔透的状况；熔合较小，有利于控制异种钢焊缝的组织和成分；背面不产生熔渣，利于管内清洁。在进行完打底焊的工序之后，就可以继续普通钢之间的焊接了，如图3中第3道至第n道工序。为提高焊接速度，解决焊道宽导致的钨极氩弧焊速度慢问题，经焊接工艺评定，确定了焊条电弧焊作为复合管基层的焊接方法。
5 结语
高压油气田中已经实现了双金属复合管的应用，并成功解决了含有CO2、H2S、C1等高酸性天然气而造成的电化学腐蚀，应力腐蚀开焊等问题。双金属复合管由于自身较强的耐蚀功能，和较高的性价比，在供水工程、天然气工程、石油、化工工业中都具有较好前景。双金属复合管终将广泛的取代纯不锈钢和碳钢加缓蚀剂的传统做法，所以有必要掌握复合管的焊接及施工技术。只有不断的提高技术水平才能够有力推进我国油气田方面接轨国际的进程，增强技术优势。
参考文献
[1] 刘勇，候远盛，王义，等.双金属复合管道在牙哈凝析气田的应用[J].油气田地面工程，2006，（9）：114-115.
[2] 杨红春，杨小平，杨明忠，等.牙哈凝析气田腐蚀机理及防腐措施研究[J].钻采工艺，2007，（2）：117-119.
[3] 陈海云，曹志锡.双金属复合管塑性成形技术的应用及发展[J].化工设备与管道，2006，（5）：97-98.
[4] 李发根，魏斌，邵晓东，蔡锐.双金属复合管技术经济性分析[J].腐蚀科学与防护技术，2011，（1）：69-70.
作者简介：蒋小文（1981—），男，湖南彬州人，陕西化建工程有限责任公司助理工程师，研究方向：石油化工建筑安装工程。
摘要：目前的施工技术双金属复合管在野外施工工作中有可能发生开裂、造成塌陷缺陷，形成施工安全隐患，对于其施工技术有必要进行适应性调整。基于此，文章重点对双金复合管安装施工技术进行探讨。
关键词：双金属复合管；复合管；施工技术
中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）12-0073-02
双金属复合管以其耐腐蚀性能、高承压，低造价的优势，在管材领域站稳脚跟，并蓬勃的发展，双金属复合管的实际应用领域还在不断的拓展。本文就是以实际的工程为基础，探讨双金属复合管实际施工中的安装技术。
1 工程简介
永宁采油厂原油集输工程，包括徐庄、白杨树湾、宜西沟、周51井共四个油区的地面建设工程，每个油区由联合站、增压点、站外输油管线、站外注水管线组成，以联合站为中心站，负担该油区原油的集中处理和对外输送任务。施工地点全部位于志丹县境内山区，并且相对位置非常分散，施工区域地形复杂，站外管线工程量大、穿跨越多，站外管线同沟铺设量大，最多排列40根管线，管线编号，排列难度大。设计的双金属复合管主要在两个站使用，白杨树湾和周51联合站，用于原油分离后含油污水的回注，设计压力PN25MPa，主要有三种规格：Φ159*16+0.8、Φ140*14+0.8、Φ114*12+0.8，总长度约25公里，材质是20钢内衬0.8mm的304不锈钢，焊接坡口为V型，手工氩弧焊打底，电弧焊盖面，100%探伤。管件为304不锈钢。
2 双金复合管的施工难点
双金属复合管以其突出的耐腐蚀性能和超高的性价比，在天然气工业、化学、石油、供水等等行业都展现出了应用前景。而其优势得源于其特殊的结构形式：双金属复合管是将合金钢管或碳素钢管作为基管，再在其内表面覆衬一层约2～3mm厚的耐蚀金属涂层，涂层材质通常为钛合金、不锈钢、铝、铜等。这样的结构让双金属复合管能够同时具有不锈钢的耐蚀性和碳钢的耐压性以及相对低廉的价格。然而双金属复合管接头的性能和组织在实际的使用过程中，容易受到现场措施、工艺参数的影响。就当下国内的生产工艺，只能采用“液压复合技术”或“金属管道爆燃加衬技术”，机械结合衬层和基层，两者之间会存在一定的缝隙，无法让两者达到冶金结合。同时国内尚不能生产复合管弯头，所以必须进行两种甚至更多种钢的焊接。然而双金属复合管的特殊结构使其在焊接时可能会产生如下焊接缺陷：夹渣、层间难以熔合、熔池金属塌陷形成焊瘤、焊缝周围碳原子迁移削弱防腐效果、主要合金元素易烧损、焊缝背面氧化成型不良等。所以若想将复合管大规模的推广，关键是解决复合管的焊接技术问题。
3 复合管的安装施工
3.1 坡口接头形式
基于国内当前的生产水平，复合管的基层与衬层之间存在间隙，难以达到分子甚至原子间的结合，所以坡口的接头形式将很大程度的影响焊接工艺的评定结果。如图1为传统的坡口焊接形式，衬层与基层之间易产生裂纹，焊接区域也可能发生“渗碳”的现象。经过工程技术人员积极的探索，设计出使衬层突出2～3mm，如图2所示的坡口形式，这种形式的主要优点如下：（1）衬层突出一点，延长了碳钢到根焊的焊缝距离，削弱了发生“渗碳”的可能性；（2）易于利于封焊焊道固定衬层，减少焊接组对的错边量。
3.2 坡口加工方法
复合管与不锈钢接头可以根据实际施工的条件选用便携式旋转坡口刀加工方式，或者车床加工方式，此等机械加工的方式能够满足接头对尺寸以及质量上的要求。出于对现场实际情况的考虑，结合地理条件和返修要求，技术人员选用了便携式旋转坡口机来加工接头，此种方法设备简单，操作容易，加工过程只需要将设备的支腿外撑固定在管口，一端探入管口内部，连通电源，之后不需要转动管子，仅刀头旋转就可加工成需要的坡口，克服了车床的地理条件限制和费工费时的
缺点。
4 焊接复合管
4.1 焊接工序
在焊接工序中，复合管与复合板有很大不同。在传统的复合板焊接中，通常是先焊接基层部分，然后才焊接过渡层部分。然而复合管的焊接工作受到管子结构的制约，只能先对接衬层，之后焊接过渡层，然后才能焊接基层。然而在实际的焊接工作中，衬层通常为2～3mm厚，同时管材是椭圆型的，难以组对；而且焊接技术把控困难，焊把的位置和焊接的力度都很难拿捏，极易烧穿衬层。所以技术人员将焊接工序改为先封焊，后根焊，焊接过程中应控制电流量，防止击穿2mm厚的不锈钢层，主要为熔化基层金属，所以尽量使电弧的弧柱中心靠近基层金属。实践证明封焊后的焊接接头，减少了组对的错边量，解决了衬层和基层钢管的相对位移问题，同时也解决了衬层金属热导率小、焊接热量传输速度慢和途径单一等问题，避免了焊缝过热而造成焊接困难、焊后成型差等问题的出现。
4.2 选择焊接材料
选取了天泰公司的TGFA-309L药芯TIG焊丝，同时配合背面氩气保护，封焊方法用钨极氩弧焊。这种药芯焊丝在焊接的时电弧柔软，不产生飞溅，且能够在焊接的时候产生药皮将复合管不锈钢与衬层之间夹层中的空气阻断，降低了外部空气的氧化作用，同时能够使得焊道保持平坦美观的外观。解决了实芯焊丝成型差、电弧硬、飞溅过大的缺点，充分满足了对复合管工艺评定的需求。而在根焊的部分，同样选取的是天泰公司的产品，型号为TGS-309MoL的不锈钢焊丝，焊接过程中利用氩气进行焊缝背面的保护，焊缝实验的最终结果：各项性能指标都满足要求，720h的氯化物腐蚀实验结果合格。
4.3 焊接方法
在焊接方式上，无论是封焊还是根焊均采用钨极氩弧焊的方式。复合管的焊接需考虑到自身复杂的结构形式，在2～3mm衬层对接工作较难完成，然而钨极氩弧焊能够解决这一问题，可能在焊接速度上较其他方法较慢，但是相对来说是为完美的打底焊接方式，还能够适应与多种坡口的打底焊接。其优点主要表现在：可实现单面焊接双面成型，因为能够直接观察到焊接熔池以及熔透的状况；熔合较小，有利于控制异种钢焊缝的组织和成分；背面不产生熔渣，利于管内清洁。在进行完打底焊的工序之后，就可以继续普通钢之间的焊接了，如图3中第3道至第n道工序。为提高焊接速度，解决焊道宽导致的钨极氩弧焊速度慢问题，经焊接工艺评定，确定了焊条电弧焊作为复合管基层的焊接方法。
5 结语
高压油气田中已经实现了双金属复合管的应用，并成功解决了含有CO2、H2S、C1等高酸性天然气而造成的电化学腐蚀，应力腐蚀开焊等问题。双金属复合管由于自身较强的耐蚀功能，和较高的性价比，在供水工程、天然气工程、石油、化工工业中都具有较好前景。双金属复合管终将广泛的取代纯不锈钢和碳钢加缓蚀剂的传统做法，所以有必要掌握复合管的焊接及施工技术。只有不断的提高技术水平才能够有力推进我国油气田方面接轨国际的进程，增强技术优势。
参考文献
[1] 刘勇，候远盛，王义，等.双金属复合管道在牙哈凝析气田的应用[J].油气田地面工程，2006，（9）：114-115.
[2] 杨红春，杨小平，杨明忠，等.牙哈凝析气田腐蚀机理及防腐措施研究[J].钻采工艺，2007，（2）：117-119.
[3] 陈海云，曹志锡.双金属复合管塑性成形技术的应用及发展[J].化工设备与管道，2006，（5）：97-98.
[4] 李发根，魏斌，邵晓东，蔡锐.双金属复合管技术经济性分析[J].腐蚀科学与防护技术，2011，（1）：69-70.
作者简介：蒋小文（1981—），男，湖南彬州人，陕西化建工程有限责任公司助理工程师，研究方向：石油化工建筑安装工程。
