碳鋼/鎳基復(fù)合管生產(chǎn)工藝及焊接方法比較
碳鋼/鎳基復(fù)合管是以普通碳鋼作為基層,,鎳基合金作為襯層的復(fù)合管,。雖然這兩種材料的化學(xué),、物理,、力學(xué)性能差異較大,,但是采用先進的相關(guān)技術(shù)可實現(xiàn)兩者冶金熔合,,從而制備出使用性能更好的高性能復(fù)合管,。
高鎳耐蝕合金既具有良好的耐蝕性,,又具有強度高,,塑,、韌性好,冷,、熱變形優(yōu)的特點,,因而可廣泛用于石油、化工、濕法冶金,、原子能,、海洋開發(fā)和航空工業(yè)。隨著工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展,,尤其是在輸送腐蝕性介質(zhì)方面,,可以替代多種純耐蝕合金產(chǎn)品,在很大范圍內(nèi)降低成本,。除此之外,,隨著油田現(xiàn)場施工條件的復(fù)雜和惡劣程度不斷增加,要求所使用的管體和管體對接焊縫必須適應(yīng)酸性腐蝕,、電化學(xué)腐蝕等錯綜復(fù)雜的腐蝕環(huán)境,。因此,越來越多的碳鋼/鎳基復(fù)合管可以在油氣開采中使用,,但其小徑復(fù)合管焊縫的超聲波檢測技術(shù)仍然存在很多難點,。鑒于此種情況,研究碳鋼/鎳基復(fù)合管的生產(chǎn)工藝及小徑復(fù)合管對接焊縫超聲波檢測技術(shù)非常有必要,。
碳鋼/鎳基復(fù)合管的主要生產(chǎn)工藝流程分為4步:首先,,碳鋼和鎳基合金的冶煉;其次,,離心澆注,;第三,熱擠壓,;最后,,冷軋。由于碳鋼/鎳基復(fù)合管碳鋼基層和鎳基合金襯層的作用不同,,其相關(guān)技術(shù)要求差異比較大,,理化性能差別大,給熱擠壓成形帶來了很大困難,,所以對熱擠壓溫度和速度的控制顯得尤為重要,。熱擠壓工藝的控制要點為:熱擠壓溫度應(yīng)控制在1150℃左右,擠壓速度盡量平穩(wěn)增加,,而且不宜過快,。
碳鋼/鎳基合金復(fù)合管的特點及焊接時容易產(chǎn)生的缺陷見表1,碳鋼/鎳基復(fù)合管常用焊接方法的優(yōu)缺點見表2,。
表1 碳鋼/鎳基合金復(fù)合管的特點及焊接時容易產(chǎn)生的缺陷
焊接方法 |
優(yōu)點 |
缺點 |
焊條電弧焊 |
1)設(shè)備簡單,; 2)操作靈活方便; 3)能進行全位置焊接,,適合焊接多種材料,。 |
1)不適于焊接薄工件,; 2)生產(chǎn)效率低,勞動強度大,; 3)對焊工技能依賴程度大,。 |
鎢極氬弧焊 |
1)焊縫成形較美觀、質(zhì)量好,; 2)焊縫熱影響區(qū)窄,,焊件變形小,; 3)鎢極電弧穩(wěn)定,,可全位置焊接。 |
1)受周圍氣流影響較大,; 2)熔敷速度小,、熔深淺、生產(chǎn)效率低,; 3)成本較高,。 |
熔化極惰性 氣體保護焊 |
1)具有鎢極氬弧焊的優(yōu)點; 2)焊接速度較快,,熔敷效率較高,。 |
1)焊槍較大,焊接纜線比較僵硬,、不靈活,; 2)受周圍氣流影響較大; 3)設(shè)備更復(fù)雜,、成本較高,。 |
埋弧自動焊 |
1)生產(chǎn)效率高,易于自動化生產(chǎn),; 2)對操作者操作技能依賴程度較?。?/span> 3)焊縫成形美觀,、質(zhì)量好、性能穩(wěn)定,; 4)節(jié)省材料和電能,。 |
1)不適合施工現(xiàn)場焊接; 2)不適于焊接短焊縫,、薄工件,; 3)設(shè)備復(fù)雜、成本高,。 |
焊接特點 |
焊接時容易產(chǎn)生的缺陷 |
防治措施 |
雙層金屬差異 |
1)基層和襯層金屬的熱導(dǎo)率不同,, 容易產(chǎn)生焊瘤缺陷,; 2)基層和襯層金屬的熱膨脹系數(shù)差別大,容易產(chǎn)生熱裂紋缺陷,。 |
1)選用小鈍邊和大角度的坡口形式,,先焊接襯層金屬,再焊接基層金屬,; 2)用較小的熱輸入焊接,。 |
雙層金屬焊接 |
1)焊縫容易產(chǎn)生結(jié)晶裂紋; 2)熔合區(qū)容易產(chǎn)生脆化,。 |
1)嚴格控制藥皮和焊劑中的有害元素,; 2)焊前清理。 |
鎳基合金焊接 |
1)焊接易產(chǎn)生氣孔,、熱裂紋缺陷,; 2)熔池較淺和流動性差,易產(chǎn)生焊 縫成形缺陷等,。 |
1)嚴格控制藥皮和焊劑中的有害元素,; 2)采用與襯層鎳基合金材質(zhì)相同或者相近的焊絲進行焊接; 3)用較小的電流焊接襯層金屬,。 |