大口径镍基复合管的焊接
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摘要：根据某石化公司原料气隐患治理工程镍基复合管道（20R+INCOLOY825复合管）焊接施工的成功经验，介绍了大口径镍基复合管的焊接技术。解决了复合管道焊接过程镍基合金具有可焊性差、导热性差和焊接时易出现热裂纹等技术难题，为以后此类大口径镍基复合管道的施工提供借鉴作用。
关键词：大口径；镍基复合管；焊接；热处理
中图分类号：TB
文献标识码：A
doi：10.19311/ki.16723198.2016.21.131
1焊接工艺要求
根据原料气管线安全隐患治理工程大口径镍合金复合管焊接工艺开发进展，结合工程涉酸、工期短、质量要求高、施工难度大等特点，制订了合理的焊接工艺，从而获得合格的满足使用性能的焊接接头。
1.1焊接工艺评定
在正式施焊前，按照《焊接工艺规程WPS》（WPS-pgjx-09）进行了焊接工艺评定，形成了合格的焊接工艺评定及作业指导书。
1.2焊接方法
（1）可以正常充氩保护情况下焊接工艺。
GTAW（手工）打底焊接+GMAW（脉冲半自动）填充、盖面焊接。
（2）不能正常充氩保护情况下焊接工艺（如连头固定焊口）。
SMAW打底焊接+GMAW（脉冲半自动）填充、盖面焊接。
（3）预制焊接工艺。GTAW（手工）打底焊接+SAW（埋弧自动焊）填充、盖面焊接。
（4）返修焊工艺。①可以正常充氩保护情况下返修焊接工艺。GTAW（手工）打底焊接+GMAW（脉冲半自动）填充、盖面焊接。
②不能正常充氩保护情况下返修焊接工艺（如连头固定焊口）。
SMAW打底焊接+SMAW填充、盖面焊接。
1.3焊材的选用
打底牌号/规格：INCONEL625/2.4 焊材标准&型号：AWSA5.14&ERNiCrMo-3。
填充牌号/规格：INCONEL625/1.14焊材标准&型号：AWS A5.14&ERNiCrMo-3。
盖面牌号/规格：INCONEL625/1.14焊材标准&型号：AWSA5.14&ERNiCrMo-3。
1.4坡口的加工方式
（1）管道坡口加工时应按规定的尺寸预制坡口，坡口加工应采用机械方法，严禁火焰切割等热加工方法；
（2）管道坡口使用的加工工具须为不锈钢或硬质合金类材料；
（3）管道严禁割斜口；
（4）加工好的管道须有专用的放置场所，严禁铁离子污染等问题出现。
1.5管道组对、定位、点固焊接及铁离子检测
1.5.1管道的组对
（1）同一公称壁厚的管口组对时，其错边量不应大于0.5mm；对错边量大于0.5mm的管道，应使用堆焊的方式处理。
（2）严禁用铁锤敲打或用明火烧烤管子的方法来校正错口。
（3）管道组对过程中应使用辅助对口卡具和其他工具进行辅助对口。
（4）条件不允许时不可强行进行组对，避免产生组对应力。
（5）对使用外对口夹具其他辅助工具对口的管道，焊接三层以后方可去除夹具。
1.5.2铁离子检测
对组对、点固、定位焊接完成管道的复层镍基金属坡口及管道内部镍基金属进行铁离子检测，合格后方可进行焊接。
1.6氩气置换及检验方法
（1）管道焊接应对管道内部坡口、热影响区部位金属进行氩气置换。
（2）管道内部受热影响的镍基金属应处于充氩保护状态，三层焊缝金属焊接完成之前不得去除气体置换装置。
（3）在用氩气对管道内部气体置换后，需对氩气纯度进行检查，气体纯度检查可采用氧含量测定仪。
（4）当采用氧含量测定仪检验时，氧含量低于400ppm时，可进行焊接操作。
（5）焊接前，首先要进行试焊，通过观察焊道色泽来判断充氩置换和气体保护的质量已经达到合格标准后，方可进行正式焊接。
1.7管线的预热要求
当环境湿度超过90%，或冬季施工，当环境温度低于0℃时，应对试件坡口内外100mm范围进行烘烤，烘烤温度不低于15℃。
1.8焊缝道间温度控制
（1）最大道间温度
（2）其他要求：
①道间温度测量位置：12点、3点、6点位置；
②道间温度测量常用的工具：测温笔、便携式远红外测温仪等其他测温设备。
1.9焊缝的清理要求
（1）管线焊接完成后，应及时对焊缝两侧50mm范围进行清理，清理多采用丙酮清洗或不锈钢砂轮片打磨，不允许存在飞溅、电弧烧伤等表面缺陷。
（2）在进行多层焊接时，应及时清理上层焊道熔渣，否则不允下层焊道的焊接。
（3）焊缝表面不得低于母材表面，焊缝余高不得超过2.5mm；余高超过2.5mm时，应进行打磨处理。
1.10无损检测
（1）镍合金复合管复层侧不得有咬边缺陷，基层侧焊缝的咬边深度不应大于管壁厚的12.5%，且不大于0.5mm，咬边长度不得大于该焊缝全长的10%，且不得大于25mm。
（2）镍合金复合管前两层焊接完成后应进行一次过程RT检测，合格指标为Ⅰ级无缺。
2效果
本工程施工完毕，复合管线共焊接553道焊缝，拍片16849张，合格率98.6%，达到了施工质量要求。目前管线已投产运行，复合管道系统没有出现质量问题，焊缝性能满足要求，证明本文所论述的复合管道焊接工艺切实可行。
参考文献
[1]史耀武.焊接技术手册[M].福州：福建科学技术出版社，2004，（9）.
[2]胡宝良.新编高级焊工简明读本[M].上海：上海科学技术出版社，2006，（1）.
[3]张广开.镍基合金TIG焊的电弧控制与光谱分析[D].天津：天津大学，2012.