冶金复合双金属管材的焊接技术探究

摘 要：在如今的工业生产过程中，冶金复合双金属管材在焊接的过程中容易出现多种问题，例如合金元素烧损、背面氧化成形问题、层间未熔合、熔池金属塌陷等，这些问题的出现将会对冶金复合双金属管材的质量造成严重影。笔者将结合冶金复合双金属管材的结构特点进行着手，再根据复合双金属管材的焊接原则为基础，对焊接的方法、管材的设计与焊接的材料进行深入探讨分析，以期可以让复合双金属管材的焊接技术能够更加成熟，探讨出更适合我国工业行业的复合双金属管材的焊接与检测技术，并构建相应的耐腐蚀性能体系。

关键词：冶金 复合双金属管材 焊接技术

中图分类号：TG457.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）03（b）-0091-02

双金属复合管拥有着多重的特性与优点，包括耐腐蚀性强、价格便宜和较高的承压能力等，已经在我国得到了越来越多的推广使用，涵盖了油田、油气、海底管道、陆地油田等多个领域。而双金属复合管材拥有着特殊的结构，其需要保证极强的耐腐蚀性和对力学特殊的要求，所以导致了它的焊接过程的复杂性。在双金属复合管的焊接过程中，往往会出现多层焊的现象，也就直接导致了对双金属复合管焊接难度的增加，技术性较为复杂。因此如何对复合双金属管材进行大范围的焊接就成为了目前的一大难题，需要积极的面对与讨论解决。

1 复合双金属管材的制作工艺

复合双金属管材的制作工艺与普通的管材制作工艺类似，都是由两个阶段构成的：成型与焊接，所以一般的焊接钢管所使用的设备也可以用于双金属冶金复合管。

1.1 螺旋缝成型

螺旋缝焊管成型是双金属冶金复合管的一种主流的成型方式，通过相应的具体工艺操作后，就可以实现用负荷卷板制造出双金属冶金复合管。为了防止普通焊接所经常出现的基层碳钢成分过渡到复合层的情况发生，可以采取预精焊“两步法”进行焊接。不但可以有效解决以上的问题，还可以保障复合双金属管材的耐腐蚀性，不会因为焊接受热而降低，可以保证其的性能均衡。

1.2 JCO或者UO成型

一般直缝埋弧焊管成型技术也会在双金属复合管材的焊接过程中使用到，经常性的会在JCO和UO的成型中出现。使用JIO、UO的成型方法为复合双金属管材进行焊接的特点是工艺技术相对简单，只需要保障其的复合层耐腐蚀性能够达到相关的要求，保障双金属冶金复合管材的力学性能不会受到影响即可。利用JCO或UO成型的办法可以大幅度的使得工业的成本降低。

1.3 连续辊轧成型方法

连续辊轧成型方法的目的是将复合钢板进行连续的卷制后，形成最终的圆筒形状，通常会利用低合金钢或者高频电阻焊等进行焊接完成。

2 焊接的方式

根据实际的情况，不同的冶金复合双金属管材有着不同的成型方式，而在成型的过程中也需要相应的焊接工艺进行焊接。

2.1 基体的焊接

基体的金属通常会选择低合金钢或者碳钢，主要的焊接方式是埋弧焊、气体保护焊和高频电阻焊。选择不一样的焊接方式，造成的坡口的形式也就大不相同。为了保障焊接的质量水平和焊缝能够达到标准，在焊接的设计阶段需要合理选择钝边与坡口的角度。

2.2 复合层焊接

复合层的特点是基体比较轻薄，根据不锈钢自身的特性，在焊接的过程中由于会产生大量的热量，导致热应力也会很大，造成的直接后果就是会使得很薄的复合层出现变形，甚至直接烧穿。焊接过程中往往还会对复合层的金属造成不同程度的破坏，以及因为大量热量的产生而导致双金属的耐腐蚀性降低，在焊接的过程中要尽量避免以上问题的发生。要根据实际的情况进行焊接方法的相应选择，要在设计阶段就明确焊接的顺序和更适合的坡口形式。等离子焊、熔化极气体保护焊、带极电渣堆焊等方法是主要的复合层焊接方法。

3 冶金复合双金属管材的焊接技术的监测与耐腐蚀性

无论是埋弧焊还是螺旋缝，都要根据实际的现场情况才能选择合适的复合层焊接工艺，以达到对冶金复合双金属管材批量生产的目的。而在大批量生产的过程中，就需要对其进行强化的管理监测与耐腐蚀性的考验。

如今在国外的冶金复合双金属管材的焊接技术讨论中，MIG设备与工艺开始逐渐流行开来，其的特点就是具有较高的焊接效率，但缺点则是需要打磨层间的接头处位置，而且由于技术层面还不成熟，导致了质量并不能普遍达到要求，返修率偏高等现象。这就需要严格的二次监测，来保障焊接的质量。另外，采用TIG的焊接工艺，虽然可以实现焊接质量的提升、不需要打磨层间、无飞溅等，但焊接的效率仍然是一个问题，有待加强与提高。

TIP、TIG是目前最为先进的焊接技术，其不但具有TIG的焊接质量，还兼备了MIG的熔敷效率，其原理则是先利用焊丝的搅拌破坏金属熔池的表面张力，改变熔敷的特性，提升熔敷效率，还能剔除杂质，让焊缝的力学和冶金性能得到保留。

由于受到现实因素的制约，加工成本需要得到有效控制，焊接的时间周期也有着明确的限制，导致了目前普遍使用的都是机械复合管，而机械复合管由于自身的特性，在两层材料之间有缝隙，直接导致了在检测时往往发生焊缝中缺陷混淆的事件。对于其的检测方式如今一般会使用AUT检测技术。

由于焊接对于冶金复合双金属管材是一项十分重要的步骤，焊缝又往往是管道中最薄弱的一个环节，所以需要对冶金复合双金属管材耐腐蚀的性能进行深入探讨。要积极构建对冶金双金属管焊缝耐腐蚀性的评级系统，规范相关的操作，提升检测人员的自身专业素质和水平，严格遵守相关的焊接工艺要求和标准。还要将所研究出的耐腐蚀性体系进行大力推广。

4 结语

作为一种全新的管材材料，复合双金属管材依靠着自身超强的耐腐蚀性和低廉的价格，已经得到了越来越多的肯定和使用。在我国双金属复合管虽然也得到了一定程度的使用，但所涉及的范围还是不够大，而且技术层面也远远达不到行业所要求的标准。特别是在焊接以及技术方面，我国还与其他的发达国家有着一定的距离，最关键的是在双金属复合管的耐腐蚀性和结构特点的评价体系上，还是有着很大的空白和缺陷，需要得到更多的关注与弥补。我国的相关部门与单位要积极完善技术，提升自身的专业能力，只有有效解决了以上的问题，才能够实现复合双金属管材在我国的广泛推广和应用。

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