不锈钢复合钢管焊接工艺要点分析

张国伟

摘 要：不锈钢复合钢管具备良好的防腐蚀性能，并且使用寿命较长，受到了人们的关注和青睐。本文基于此主要来探究不锈钢复合钢管焊接工艺的相关特性，同时针对内衬不锈钢复合钢管的焊接参数来探究其存在的质量问题，提出相应的解决对策。

关键词：内衬不锈钢 复合钢管 焊接工艺

1、不锈钢复合材料焊接工艺的特点

1.1基层、复层的焊接特点分析

在进行不锈钢钢管焊接的过程中，一般来说所选择的基层与复层的焊接工艺需要区分开来，这样才能够最大程度上保证复合钢管的性能稳定，不失去其本身的性能。

在基层与基层的焊接工艺上需要选择的焊条和焊丝应当与基层的材质契合；在复层与复层的焊接上，则焊条和焊丝的选择应当与复层的材质相吻合。

一般复层的焊接工艺需要与不锈钢相同，而基层的焊接工艺与珠光体钢类似。总而言之，基层与基层的不锈钢焊接工艺、复层与复层的不锈钢焊接工艺主要的施工手段比较简易，在实际的施工过程中相关工作人员也具备了一定的经验。

1.2过渡层焊接特点分析

很多情况下，选择的焊接工艺相关参数错误使得过渡层的焊接出现基层焊接正常，但是复层的合金材料受到严重的影响，掺入大量的其他元素，影响到钢强度；另一方面焊接工艺选择不当也会导致复层在焊接过程中金属受到影响，金属之间的塑性强度大幅降低，并且抗腐蚀性能也会受到一定影响。因此，过渡层的不锈钢钢管焊接工艺上，要选择以奥氏体填充材料来进行辅助焊接，所选择的奥氏体填充材料中主要以高含量铬元素发挥作用。在过渡层焊接过程中还需要含有一定的铁素体，提升焊接部位的抗裂性能，保证钢管的质量要求。同时在进行复层和基层的焊接过程中，应当以抗逆程度较小的层面作为焊接的基本要求。

1.3过渡区组织特点

过渡区主要包含基层和复层的结构分子的共同特性，既有基层分子的性质也有复层分子的性质。在进行焊接的过程中，极容易出现接头处出现碳扩散现象以及合金烧毁的现象。如果在过渡区焊接过程中选择的焊接工艺不符合基层或者复层的基本要求，就容易使得过渡区电流过大，电流增加会影响到复层的抗腐蚀性结构，降低复层的强度，影响到不锈钢复合钢管的质量。因此在过渡区进行焊接工艺的选择上需格外重视焊接材料的选取。

2、复合管焊接

2.1复合管焊接工艺要求

焊接场所应采取防风、防寒等措施，确保施焊环境不低于5℃，當风速>2m/s、相对湿度>90%时，禁止施焊。焊接前，应把准备焊接的区域25mm范围内清理干净，确保无切割和加工的切削液、油、铁锈、水垢或其他有害物质，以免焊接过程中产生气孔等缺陷。

2.2复合管端部封焊

由于复合管的基层和复层只是通过挤压使内外壁贴合在一起，接触面存在空气、水分和油污等杂质，所以焊接过程中，受热会分解为水蒸气和CO2气体，影响焊缝质量，产生气孔等缺陷。另外，由于复层和基层之间不易熔合在一起，所以需要对复合管坡口一侧的端部进行封焊。封焊层可以起到封底焊作用，还可以增加坡口尖端不锈钢层的有效厚度，提高接头的抗腐蚀性能。

封焊选用较小的焊接电流，较快的焊接速度，电弧摆幅不宜过大，圆周均匀堆焊两层。采用φ1.6mm、ER309L焊丝，电流一般应控制在60A左右，以防止不锈钢复层被烧穿。封焊后，用砂轮机将坡口修磨成25゜±2.5゜角，钝边约lmm。

2.3复合管组对及定位焊

复合管组对及定位焊管子组对前，用丙酮或酒精清洗坡口两侧25mm范围。为了保证管子组对的精度，需采用工装。把管子坡口一侧放到角钢2内，扭动把手6，利用丝杆4将管子压紧，再把另一根管子按照相同的方法压紧，保证坡口间隙符合工艺要求的2-3mm，并且周圈均匀。测量对接完的焊口，内外壁要求齐平，错边量不能超过复层壁厚的10%，且≤2mm。

由于打底焊时会产生较大的焊接应力，影响打底焊背面成形，因此需要进行定位焊。定位焊采用三点焊法，每个焊点单面焊双面成形，长度一般为10-15mm，厚度为2-3mm。定位焊工艺必须与打底焊一致，采用φ2.4mm、ER308L焊丝，电流一般应控制在80-90A。

由于复层材质是不锈钢，管子内部焊缝会产生严重的氧化，为保证焊缝成形和焊缝质量，管子内部必须进行充氩气保护。充氩气前，需要用纸胶带将所有的管口进行封闭，然后进行充氩，氩气流量为5-14L/min。

2.4复合管对接焊

检测定位焊缝，不得有裂纹及其他缺陷，若发现缺陷应及时清除。用砂轮机将所有定位焊焊点的两端修磨成缓坡状，以保证打底焊接头完全熔透。保证定位焊后的坡口角度为50°±5°。

复合管对接焊时，共需要焊接4层，全部为单层单道焊。由于复合管焊接的特殊性，需要采用三种不同的焊接材料来焊接，因此严禁焊材乱用，必须严格执行焊接工艺。

3、焊接中的注意事项

3.1层间温度控制

在不锈钢复合钢管的焊接过程中，控制层间温度对于不锈钢复合钢管的性质具有有效的保护作用。不锈钢复合钢材的自身导热系数比碳钢导热系数低2/3，当不锈钢复合钢材长时间处于高温状态之下，其内部的晶体结构会出现严重的破坏，从而使得不锈钢复合钢材在后期的使用过程中焊接部位出现质量问题。因此在进行不锈钢复合钢材的焊接过程中，一般需要将温度控制在140℃以下，这样不仅能够有效完成焊接工艺，而且也能够最大程度保证不锈钢复合钢管的质量。

控制不锈钢复合钢管焊接过程中的温度问题可以采用水冷却法处理，即在焊接的过程中需要保证不锈钢复合钢管两侧都进行一定的冷却，保证两侧性质相同，从而在最短的时间内将焊接部位的温度降低到140℃以下，保证不锈钢复合钢管的性能不受到损坏。

3.2焊接气泡的处理

在焊接过程中，往往会由于不锈钢复合材料的突然加热而使得周围空气温度上升，当这部分受热空气无法排出钢管内部时，在焊接的过程中就会出现气泡现象，其会在一定程度上影响到焊接部位的质量和强度。

对于焊接气泡的处理手段一方面可以通过控制温度的方式，在焊接的过程中一边控制温度一边进行焊接工作，降低周边空气温度的上升。另一方面可以采用气体排出的方式，在焊接施工工艺之前，首先在焊接部位开8mm左右的口，在焊接施工过程中，受热气体就会从小孔中排出，而不会影响到焊接部位的效果。

3.3磁偏吹的处理问题

不锈钢复合钢管在焊接管口的过程中出现磁偏吹现象也是比较常见的，这主要是因为在实际的焊接过程中，由于二线接触点的关系而产生一定的电流，电流产生磁场，从而造成磁偏吹现象出现。

对于磁偏吹现象的处理方式是降低焊接部位与实际接触点之间的距离，这样就能够有效的降低磁偏吹现象出现。如果在焊接过程中已经出现了磁偏吹现象，那么应当将线圈进行一定的缠绕，将不锈钢复合钢管焊接过程中产生的磁力进行一定的抵消。线圈缠绕之后如果磁偏吹现象更加严重，说明缠绕方向错误，这时只需要将线圈缠绕反方向实施就能够有效的抵消磁场现象。

4、结语

不锈钢复合钢管因其既具有碳钢或合金钢的力学性能，又具有不锈钢的耐蚀性等优点得到了广泛运用。为了保证不锈钢复合钢材焊接工艺的质量，过渡层的焊接是保证复合管焊接质量的关键。此外，内衬不锈钢复合管的使用不仅降低了制造成本，又确保了厚度以保证强度，同时达到了管路内部防腐的要求，大大提升了企业的经济效益。

参考文献

[1]付现桥，徐敬，卜明哲，刘志田，项祖义，郭旭.L360QS/316L不锈钢复合钢管焊接工艺和性能研究[J].焊管，2014，02：48-52.

[2]付现桥，徐敬，刘志田，卜明哲.L450/316L不锈钢复合钢管环焊缝焊接工艺研究[J].焊接技术，2014，07：22-24+5.