本發(fā)明涉及鋼質(zhì)管道焊口內(nèi)壁防腐補(bǔ)口技術(shù)領(lǐng)域，是一種鋼質(zhì)管道焊口預(yù)補(bǔ)口固溶過(guò)渡近電位不銹鋼堆焊方法，是一種在低碳鋼管端內(nèi)壁堆焊不銹鋼的方法，特別是一種鋼質(zhì)管道焊口預(yù)補(bǔ)口固溶過(guò)渡近電位不銹鋼堆焊方法，該方法區(qū)別于其它鋼質(zhì)管道預(yù)補(bǔ)口不銹鋼堆焊方法，是一種以保證鋼質(zhì)管道焊口良好焊接性能和內(nèi)防腐性能、防止鋼質(zhì)管道焊口內(nèi)壁堆焊雙金屬電池腐蝕為前提的固溶過(guò)渡近電位不銹鋼堆焊方法，該方法是保證鋼質(zhì)管道內(nèi)壁防腐層連續(xù)的技術(shù)，屬于鋼質(zhì)管道dgr(堆焊固溶漢語(yǔ)拼音組合)一體化防腐技術(shù)的主要內(nèi)容之一。

背景技術(shù)：

在內(nèi)防腐管道施工中，焊接熱輸入會(huì)使管道焊口區(qū)域的內(nèi)防腐涂層受到燒蝕破壞，且引起焊口熔合區(qū)微觀組織的改變，造成管道焊口耐腐蝕性能降低、管口內(nèi)壁區(qū)域先于管道銹蝕而引起輸送介質(zhì)泄漏，增加了安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，降低了管道使用壽命，這是管道業(yè)一直努力解決的問(wèn)題。

通過(guò)在鋼管管端內(nèi)壁預(yù)先堆焊一定寬度的不銹鋼層，然后對(duì)鋼管進(jìn)行內(nèi)防腐處理，在管道焊接后，涂覆在不銹鋼層上面的防腐涂層雖然受到燒蝕破壞，但裸露出的不銹鋼層可繼續(xù)起到防腐蝕作用，這種方法叫做鋼質(zhì)管道管口堆焊預(yù)補(bǔ)口。

發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?01510515750.7公開(kāi)了一種用于管道焊口內(nèi)補(bǔ)口的鋼制管道焊口內(nèi)壁防腐堆焊方法，該方法通過(guò)電弧預(yù)熱、覆層堆焊和空燒固溶工藝在一定程度上控制了管端縮徑，空燒固溶使堆焊層與低碳鋼母材界面平滑搭接，實(shí)現(xiàn)了鋼制管道焊口耐蝕合金堆焊預(yù)補(bǔ)口目的，但該方法的堆焊部位與未堆焊的低碳鋼界面存在較大的電位差，一旦鋼管內(nèi)防腐涂層脫落，雙金屬界面接觸導(dǎo)電介質(zhì)時(shí)，因不銹鋼相對(duì)低碳鋼電位更正會(huì)得到電子成為陰極，低碳鋼相對(duì)不銹鋼電位更負(fù)會(huì)失去電子成為陽(yáng)極，表現(xiàn)為雙金屬界面電偶腐蝕；該方法通過(guò)覆層堆焊雖然控制了碳化鉻針孔的總量，但由于tig堆焊的熔深較深，在實(shí)際操作中仍然無(wú)法避免碳的大量遷移并與不銹鋼中的鉻親和形成碳化鉻夾雜在堆焊層中，這種碳化鉻針孔是不銹鋼堆焊層表面點(diǎn)狀腐蝕坑的主要成因。

上述堆焊方法未涉及不銹鋼填充短管和對(duì)不銹鋼填充短管的固溶，未涉及針對(duì)雙金屬界面電位差引起的電偶腐蝕的控制措施。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過(guò)在鋼質(zhì)管道管端內(nèi)壁預(yù)先填充不銹鋼短管，從填充短管的內(nèi)端面開(kāi)始、在鋼管旋轉(zhuǎn)的同時(shí)采用tig數(shù)控堆焊機(jī)由外向內(nèi)軸向擺動(dòng)移距移位送絲堆焊，當(dāng)堆焊到一定寬度時(shí)停止送絲；tig焊槍由內(nèi)向外軸向擺動(dòng)移距移位，通過(guò)氬氣電弧對(duì)堆焊層進(jìn)行再次熔化和對(duì)不銹鋼填充短管加熱熔化，再次熔化的過(guò)程叫固溶處理，一直移動(dòng)至不銹鋼填充短管的最外端，然后采用mig方法再次擺動(dòng)移距送絲堆焊至鋼管管端；固溶堆焊完成后機(jī)械加工坡口和管端內(nèi)壁，完成鋼質(zhì)管道預(yù)補(bǔ)口漸進(jìn)過(guò)渡近電位固溶堆焊過(guò)程。

其具體發(fā)明內(nèi)容如下：

固溶堆焊預(yù)補(bǔ)口方法由漸進(jìn)過(guò)渡tig堆焊、氬氣電弧填料固溶堆焊和mig外堆焊組合構(gòu)成如(圖1)所示；

漸進(jìn)過(guò)渡堆焊是在不銹鋼填充短管遠(yuǎn)離管端與低碳鋼母材之間的堆焊，在具體操作中，在鋼管旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，鎢極在填充短管與母材的界面起弧，焊槍軸向擺動(dòng)并送入不銹鋼焊絲的同時(shí)，由外向內(nèi)移位移距，此時(shí)焊絲熔化實(shí)現(xiàn)由外向內(nèi)的堆焊過(guò)程，當(dāng)堆焊到一定寬度時(shí)，停止送絲，焊槍由內(nèi)向外擺動(dòng)移距移位，利用氬氣電弧對(duì)堆焊層進(jìn)行第二次熔化(固溶)，到達(dá)不銹鋼填充短管位置時(shí)，改為螺旋移距，對(duì)不銹鋼填充短管進(jìn)行固溶處理，使高于堆焊層的短節(jié)部分熔化，熔融的不銹鋼填充覆蓋部分堆焊層。

該方法作用在于：a、堆焊層與低碳鋼母材充分稀釋?zhuān)闺p金屬界面形成含鉻、鎳、鐵的低碳合金，同時(shí)使雜質(zhì)完全析出；b、由于熔融的短節(jié)填充覆蓋了部分堆焊層，堆焊層呈斜坡?tīng)?，此時(shí)靠近低碳鋼母材的堆焊層電位因鎳、鉻含量較低而接近低碳鋼，靠近不銹鋼填充短管的堆焊層電位因鎳、鉻含量較高而接近不銹鋼，各位置的點(diǎn)電位依次由低向高漸進(jìn)過(guò)渡；c、漸進(jìn)過(guò)渡堆焊層呈斜坡?tīng)?，有利于鋼管?nèi)防腐涂層與雙金屬界面的結(jié)合。

可選的，填料固溶是通過(guò)氬氣電弧對(duì)不銹鋼填充短管加熱融化形成的堆焊層，當(dāng)鎢極電弧移動(dòng)至固溶過(guò)渡堆焊層與不銹鋼填充短管位置時(shí)，改為螺旋移距，依次熔化不銹鋼填充短管形成固溶堆焊層，該方法的作用在于：a、熱量通過(guò)熔融的不銹鋼填充料傳導(dǎo)到低碳鋼母材，控制了低碳鋼母材的熔深并間接控制了母材碳遷移的總量，使堆焊層表面碳化鉻針孔的機(jī)會(huì)減少；b、由于不銹鋼的熱膨脹系數(shù)高于低碳鋼，在固溶過(guò)程中未熔化的不銹鋼短管受熱膨脹對(duì)低碳鋼外管起到擴(kuò)徑作用，控制了冷卻后鋼管管端的縮徑；c、由于管端內(nèi)堆焊層增加了鋼管管端的壁厚，相應(yīng)提高了鋼管管端相對(duì)鋼管管壁的抗拉能力。

可選的，外堆焊是不銹鋼填充短管與鋼管端面之間的堆焊層，該部位采用mig方法堆焊，其堆焊層較厚，有利于管道的組對(duì)焊接。

可選的，可采用不同的不銹鋼材料以適應(yīng)不同的防腐要求。

本發(fā)明的作用在于：

固溶堆焊預(yù)補(bǔ)口完成后，在工廠對(duì)鋼管內(nèi)外壁涂覆防腐涂層；當(dāng)管道在現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)焊接時(shí)，接近焊口區(qū)域的內(nèi)表面防腐涂層被燒蝕破壞，露出部分不銹鋼固溶堆焊層，此時(shí)不銹鋼焊口、不銹鋼固溶堆焊層和鋼管內(nèi)涂層形成了連續(xù)防腐層，實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)防腐層的連續(xù)；當(dāng)管道運(yùn)行一段時(shí)間后，一旦堆焊雙金屬界面處的內(nèi)防腐涂層出現(xiàn)破壞，由于堆焊雙金屬界面電位差較小，因此不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的縫隙腐蝕，從而可以延長(zhǎng)管道在線服役周期。

本發(fā)明的意義在于：

解決了鋼質(zhì)管道特別是小口徑鋼質(zhì)管道焊口內(nèi)防腐補(bǔ)口技術(shù)難題；提高了鋼質(zhì)管道壽命從而降低了管道腐蝕泄漏的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，減少了資源浪費(fèi)；實(shí)現(xiàn)了鋼質(zhì)管道焊口內(nèi)防腐補(bǔ)口作業(yè)的工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例的工藝示意圖一；

圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例的工藝示意圖二；

圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例的工藝示意圖三；

圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例的工藝示意圖四；

圖5為本申請(qǐng)實(shí)施例的工藝示意圖五；

圖6為本申請(qǐng)實(shí)施例的工藝示意圖六；

圖7為本申請(qǐng)實(shí)施例的工藝示意圖七；

圖8為本申請(qǐng)實(shí)施例的工藝示意圖八。

其中，附圖上標(biāo)記分別為：不銹鋼填充短管1；tig內(nèi)堆焊起點(diǎn)和移動(dòng)方向2；固溶堆焊移動(dòng)方向和終點(diǎn)3；mig外堆焊起點(diǎn)、方向和終點(diǎn)4；過(guò)渡固溶堆焊層與母材界面5；過(guò)渡固溶堆焊層與不銹鋼固溶層界面6；進(jìn)行加工后的不銹鋼固溶堆焊預(yù)補(bǔ)口層7；鋼管母材8；坡口9；漸進(jìn)過(guò)渡固溶堆焊10；固溶堆焊預(yù)補(bǔ)口層11；外堆焊區(qū)域12；堆焊預(yù)處理機(jī)械加工面13；過(guò)渡堆焊層14；堆焊方向15；固溶堆焊層16；固溶起點(diǎn)、方向和終點(diǎn)17；外堆焊層18；外堆焊起點(diǎn)、方向和終點(diǎn)19。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明通過(guò)在鋼質(zhì)管道管端內(nèi)壁預(yù)先填充不銹鋼短管，從填充短管的內(nèi)端面開(kāi)始、在鋼管旋轉(zhuǎn)的同時(shí)采用tig數(shù)控堆焊機(jī)由外向內(nèi)軸向擺動(dòng)移距移位送絲堆焊，當(dāng)堆焊到一定寬度時(shí)停止送絲(圖4)；tig焊槍由內(nèi)向外軸向擺動(dòng)移距移位，通過(guò)氬氣電弧對(duì)堆焊層進(jìn)行再次熔化和對(duì)不銹鋼填充短管加熱熔化，再次熔化的過(guò)程叫固溶處理，一直移動(dòng)至不銹鋼填充短管的最外端(圖5)，然后采用mig方法再次擺動(dòng)移距送絲堆焊至鋼管管端(圖6)；固溶堆焊完成后機(jī)械加工坡口和管端內(nèi)壁，完成鋼質(zhì)管道預(yù)補(bǔ)口漸進(jìn)過(guò)渡近電位固溶堆焊過(guò)程，最終產(chǎn)品如(圖2和3)所示。

本發(fā)明的作用在于：

固溶堆焊預(yù)補(bǔ)口完成后，在工廠對(duì)鋼管內(nèi)外壁涂覆防腐涂層；當(dāng)管道在現(xiàn)場(chǎng)組對(duì)焊接時(shí)，接近焊口區(qū)域的內(nèi)表面防腐涂層被燒蝕破壞，露出部分不銹鋼固溶堆焊層，此時(shí)不銹鋼焊口、不銹鋼固溶堆焊層和鋼管內(nèi)涂層形成了連續(xù)防腐層，實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)防腐層的連續(xù)；當(dāng)管道運(yùn)行一段時(shí)間后，一旦堆焊雙金屬界面處的內(nèi)防腐涂層出現(xiàn)破壞，由于堆焊雙金屬界面電位差較小，因此不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的縫隙腐蝕，從而可以延長(zhǎng)管道在線服役周期。

本發(fā)明的原理在于：

1、因?yàn)椴讳P鋼的熱膨脹系數(shù)大于低碳鋼，在對(duì)堆焊前過(guò)盈裝配的不銹鋼填充短管進(jìn)行加熱固溶過(guò)程中，短管未熔化的部分受熱膨脹，對(duì)鋼管管端起到擴(kuò)孔作用，可以控制鋼管管端的堆焊應(yīng)力縮徑；

2、對(duì)過(guò)渡堆焊層的固溶可以使靠近母材位置的堆焊層形成相對(duì)較低鎳、鉻含量的鐵合金，擁有接近低碳鋼電位的特征，一旦管道內(nèi)防腐涂層出現(xiàn)破壞，可有效降低微電池縫隙腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)填充短管的固溶可以使靠近填充短管位置的堆焊層形成高鎳、鉻的合金，擁有接近不銹鋼電位的特征，可以有效地保證固溶層的耐腐蝕性能，且斜坡?tīng)畹倪^(guò)渡堆焊層有利于與防腐涂層的結(jié)合；

3、以往鋼管管端內(nèi)壁堆焊后，堆焊層不平整，堆焊層與鋼管管端平面圓弧過(guò)渡，在管道組對(duì)焊接后容易造成內(nèi)焊道凹陷，影響對(duì)x射線影像的判斷；dgr固溶堆焊后對(duì)鋼管內(nèi)堆焊層進(jìn)行機(jī)械加工，使內(nèi)堆焊層與鋼管端面直角過(guò)渡，可以保證焊口內(nèi)焊道成型質(zhì)量。

本發(fā)明的意義在于：

解決了鋼質(zhì)管道特別是小口徑鋼質(zhì)管道焊口內(nèi)防腐補(bǔ)口技術(shù)難題；提高了鋼質(zhì)管道壽命，從而降低了管道腐蝕泄漏的安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，減少了資源浪費(fèi)；實(shí)現(xiàn)了鋼質(zhì)管道焊口內(nèi)防腐補(bǔ)口作業(yè)的工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化。

用于鋼質(zhì)管道預(yù)補(bǔ)口漸進(jìn)過(guò)渡近電位(dgr)固溶堆焊順序如(圖1)所示，dgr預(yù)補(bǔ)口結(jié)構(gòu)如(圖2和3)所示。

本發(fā)明所述的一種鋼質(zhì)管道焊口預(yù)補(bǔ)口dgr堆焊方法的具體實(shí)施步驟如下：

該固溶堆焊工藝由鋼管管端機(jī)械預(yù)處理、不銹鋼填充短管過(guò)盈裝配、短管內(nèi)tig正向內(nèi)堆焊、內(nèi)堆焊層及不銹鋼填充短管固溶、mig外堆焊、堆焊層及坡口機(jī)械加工等具體步驟組成，分述如下：

(一)鋼管管端機(jī)械預(yù)處理：機(jī)械加工鋼管管端內(nèi)壁，保證管道內(nèi)壁在一定的深度尺寸和公差范圍之內(nèi)，保證機(jī)械加工面清潔露出金屬本色如(圖4)所示；

(二)不銹鋼填充短管過(guò)盈裝配：打磨鋼管內(nèi)壁一定深度的未加工部位，使其露出金屬白亮色如(圖4)所示；感應(yīng)加熱鋼管管端，使其膨脹；將預(yù)制的、外徑大于鋼管管端內(nèi)徑約0.05mm～0.08mm的不銹鋼填充短管裝入鋼管管端加工好的內(nèi)孔中，冷卻后不銹鋼填充短管與低碳鋼鋼管緊密結(jié)合如(圖5)所示；

(三)短管內(nèi)側(cè)tig堆焊：焊槍深入鋼管內(nèi)不銹鋼短管與鋼管內(nèi)壁的界面，鋼管數(shù)控旋轉(zhuǎn)，鎢針起弧送絲并軸向擺動(dòng)由外向內(nèi)堆焊，移距移位，焊道搭接率3mm，直至堆焊到設(shè)計(jì)寬度如(圖6)所示；

(四)內(nèi)堆焊層及不銹鋼填充短管固溶：由外向內(nèi)堆焊至一定寬度后停止送入焊絲，焊槍開(kāi)始由內(nèi)向外移距移位，氬氣電弧再次軸向擺動(dòng)熔化堆焊層(固溶)，至不銹鋼填充短管位置時(shí)焊槍停止軸向擺動(dòng)改為螺旋移位并加大電流，依次熔化不銹鋼填充短管形成不銹鋼固溶堆焊層如(圖7)所示；

(五)mig外堆焊：換用熔化極焊槍從不銹鋼填充短管位置開(kāi)始由內(nèi)向外堆焊，直至鋼管管端如(圖8)所示；

(六)機(jī)械加工堆焊的管端內(nèi)孔和坡口如(圖3)所示；

至此，鋼質(zhì)管道dgr預(yù)補(bǔ)口過(guò)程完成。

本發(fā)明還具有如下特征：

1、所述步驟(二)中的不銹鋼填充短管與低碳鋼管內(nèi)孔過(guò)盈裝配；

2、所述步驟(四)中的對(duì)內(nèi)堆焊層與不銹鋼填充短管固溶；

3、所述步驟(六)中的機(jī)械加工堆焊的內(nèi)孔。

本發(fā)明的原理在于：

1、因?yàn)椴讳P鋼的熱膨脹系數(shù)大于低碳鋼，在對(duì)堆焊前過(guò)盈裝配的不銹鋼填充短管進(jìn)行加熱固溶過(guò)程中，短管未熔化的部分受熱膨脹，對(duì)鋼管管端起到擴(kuò)孔作用，可以控制鋼管管端的堆焊應(yīng)力縮徑；

2、對(duì)過(guò)渡堆焊層的固溶可以使靠近母材位置的堆焊層形成相對(duì)較低鎳、鉻含量的鐵合金，擁有接近低碳鋼電位的特征，一旦管道內(nèi)防腐涂層出現(xiàn)破壞，可有效降低微電池縫隙腐蝕風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)填充短管的固溶可以使靠近填充短管位置的堆焊層形成高鎳、鉻的合金，擁有接近不銹鋼電位的特征，可以有效地保證固溶層的耐腐蝕性能，且斜坡?tīng)畹倪^(guò)渡堆焊層有利于與防腐涂層的結(jié)合；

3、以往鋼管管端內(nèi)壁堆焊后，堆焊層不平整，堆焊層與鋼管管端平面圓弧過(guò)渡，在管道組對(duì)焊接后容易造成內(nèi)焊道凹陷，影響對(duì)x射線影像的判斷；固溶堆焊后對(duì)鋼管內(nèi)堆焊層進(jìn)行機(jī)械加工，使內(nèi)堆焊層與鋼管端面直角過(guò)渡，可以保證焊口內(nèi)焊道成型質(zhì)量。

下面描述一具體實(shí)施方式

(一)按步驟一將預(yù)進(jìn)行預(yù)補(bǔ)口固溶堆焊的鋼管裝卡在數(shù)控機(jī)床上，按設(shè)計(jì)要求加工內(nèi)孔，保證預(yù)堆焊面潔凈；

(二)按步驟二用砂布輪打磨設(shè)計(jì)規(guī)定的部位，裝配不銹鋼填充短管；

(三)按步驟三進(jìn)行過(guò)渡層堆焊；

(四)按步驟四對(duì)過(guò)渡堆焊層和不銹鋼填充短管進(jìn)行固溶；

(五)按步驟五進(jìn)行外堆焊；

(六)按步驟六進(jìn)行鋼管內(nèi)孔堆焊部位和坡口的機(jī)械加工。

本發(fā)明的效果在于：

1、采用不銹鋼填充短管代替部分減少焊絲，可降低堆焊成本，提高堆焊效率；

2、利用不銹鋼的熱膨脹系數(shù)大于低碳鋼的特點(diǎn)，可以有效控制鋼管管端的堆焊應(yīng)力縮徑；

3、通過(guò)對(duì)過(guò)渡堆焊層和不銹鋼填充短管的固溶，可以使由低碳鋼母材至雙金屬界面、填料固溶堆焊面的點(diǎn)電位依次降低，有效控制雙金屬界面因電位差引起的電偶腐蝕，保證裸露的不銹鋼預(yù)補(bǔ)口層的防腐性能；

4、通過(guò)對(duì)內(nèi)堆焊層的機(jī)械加工，可以保證管道焊口內(nèi)焊道的成型質(zhì)量。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方法，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明公開(kāi)的技術(shù)范圍內(nèi)，均可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。