一種海底管線防腐堆焊內補口方法與流程

本發明涉及管道技術領域，尤其涉及一種海底管線防腐堆焊內補口領域。

背景技術：

海底管道內管和外管組成，內管負責輸送介質，一般以輸送原油、天然氣、污水介質為主，油氣混輸管道也常見，介質中的礦化物質容易腐蝕鋼制管道造成介質泄漏。需要對鋼制海底管道進行內、外壁防腐處理以提高其防腐性能，延長管道使用壽命。

海底管道用鋼管的內壁防腐一般在工廠內涂覆溶劑型或無溶劑型防腐材料，鋼管內、外壁防腐處理后， 在施工作業船上對口焊接成管線；由于管道焊接高溫造成焊縫附近區域防腐層破壞，需要在管道焊接后通過“補口”機器人對焊縫內壁及附近區域進行二次防腐補口處理。

海底管道焊接施工一般在作業船上進行，與陸地施工不同的是：不能分段焊接后通過短節進行“死口連頭”形成整體管道，而是分別焊接內管和外管后順序下水，使用“補口”機器人防腐補口存在諸多不便和風險。

海底管線內管通常采用脹管式玻璃鋼內補口接頭的方法組對焊接，以實現焊后焊縫內壁防腐補口的目的如(圖1)所示。該方法增加了管道綜合成本和管道焊接作業難度，其中(圖1)3所示橡膠密封材料隨時間老化泄漏，增加了密封短節2與擴孔短節6的腐蝕風險。

中國專利公開號CN202419038U提供了一種管端內襯耐蝕合金內防腐補口技術，該技術所述“內襯”層與鋼管母材的結合方式屬于機械結合，存在電位腐蝕，管道焊接施工時采用分層焊接，未涉及冶金復合焊接工藝；中國專利公開號CN103008988A提供了一種在管端內壁加工凹槽并在槽內預先堆焊一層不銹鋼層的免補口技術，但在母材內壁加工凹槽的方法無法保證碳鋼母材力學性能的一致性；中國專利申請號201510042589.6和中國專利申請號201510240629.8都涉及堆焊補口技術，但該申請未涉及海底管線防腐堆焊免補口方法。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種海底管線防腐堆焊內補口方法，該方法預先在海底管線鋼管管端內壁通過自動堆焊機堆焊一定寬度和厚度的耐蝕合金防腐層，使管道內防腐涂層覆蓋搭接耐蝕合金堆焊層，在管道焊接施工時運用冶金復合焊接工藝，首先用耐蝕合金焊材焊接堆焊層，使焊縫區域與堆焊層、內防腐涂層形成連續防腐層，使低碳鋼與耐蝕合金焊層形成冶金熔合，在保證焊道理化性能的同時，實現管道焊縫內壁防腐補口的目的。

其具體步驟如下：

（一）鋼管管端內壁耐蝕合金堆焊步驟：（1）管端內壁打磨修整，保證堆焊區域露出金屬白亮色；（2）堆焊方法采用自動鎢極氬氣保護焊；（3）堆焊寬度根據焊接施工對內防腐層的熱影響區決定；（4）堆焊層厚度根據設計要求確定，采用覆層堆焊，打底層和蓋面層各占1/2厚度，焊層從鋼管管端對齊；（5）堆焊焊材根據設計要求的防腐性能選定；（6）要求堆焊層表面不平度不大于0.3mm；堆焊蓋面層稀釋率不大于30﹪；

（二）坡口加工步驟：采用機械或等離子加工，坡口角度根據設計要求確定，坡口加工時要求堆焊層軸向平面與鋼管徑向平面垂直；

（三）鋼管內、外防腐保溫步驟：按設計要求確定；

（四）管線冶金復合焊接步驟：（1）管線組對按海底管道施工要求執行；（2）定位焊層、打底焊層和過渡焊層選用與堆焊層相同材質的免充氬藥芯、藥皮焊材或手工電弧焊條，熔化極或非熔化極焊接時均采用氬氣保護；打底焊接參數大于定位焊參數，過渡焊接參數大于打底焊參數，過渡焊要求熔入一定碳鋼成分；（3）擴散填充焊層、填充焊層和蓋面焊層焊材選用強度性能大于設計要求的自保護藥芯焊絲或手工電弧焊條；擴散填充焊層要求與耐蝕合金過渡焊層成分相互擴散，保證焊層冶金熔合質量；填充、蓋面焊層按焊接工藝要求執行；（4）焊后處理：按管道焊接工藝要求處理。

本發明還具有如下特征：

1、所述步驟（一）（4）中采用覆層堆焊，打底層和蓋面層各占1/2厚度，焊層從鋼管管端對齊；

2、所述步驟（一）中（5）堆焊焊材根據設計要求的防腐性能選定；

3、所述步驟（一）中（6）要求堆焊層表面不平度不大于0.3mm；堆焊蓋面層稀釋率不大于30﹪；

4、所述步驟（四）中（2）定位焊層、打底焊層和過渡焊層選用與堆焊層相同材質的免充氬藥芯、藥皮焊材或手工電弧焊條，熔化極或非熔化極焊接時均采用氬氣保護；打底焊接參數大于定位焊參數，過渡焊接參數大于打底焊參數，過渡焊要求熔入一定碳鋼成分；

5、所述步驟（四）中（3）擴散填充焊層、填充焊層和蓋面焊層焊材選用強度性能大于設計要求的自保護藥芯焊絲或手工電弧焊條；擴散填充焊層要求與耐蝕合金過渡焊層成分相互擴散，保證焊層冶金熔合質量；填充、蓋面焊層按焊接工藝要求執行；

本發明的原理在于：

通過耐蝕合金管端內壁防腐堆焊和管道冶金復合焊接技術，鋼管內壁防腐涂層與堆焊層的覆蓋搭接，實現了鋼管內壁防腐層的連續；通過耐蝕合金打底、過渡焊接，實現了管道內壁防腐層的連續；通過低碳鋼擴散焊層，保證了耐蝕合金焊層和低碳鋼焊層的冶金熔合；通過冶金復合焊接技術，保證了管道焊接質量；通過上述技術，實現了海底管線防腐堆焊內補口目的。

發明效果

本發明的優勢在于：

(1)通過耐蝕合金管端內壁防腐堆焊使堆焊層與鋼管母材冶金熔合，避免了中國專利公開號CN202419038U所述“內襯”機械結合形成鋼管母材與不銹鋼之間的電位腐蝕風險；

(2)通過在鋼管內壁直接堆焊，避免了中國專利公開號CN103008988A所述在管端內壁加工凹槽并在槽內堆焊一層不銹鋼層，無法保證母材力學性能一致性的缺陷；

(3)該技術填補了中國專利申請號201510042589.6和中國專利申請號201510240629.8所未涉及的海底管線防腐堆焊內補口領域，通過覆層堆焊，增加了堆焊層表面不平度不大于0.3mm，堆焊外露蓋面層稀釋率不大于30﹪的要求，保證了外露蓋面堆焊層的耐腐蝕性能；

(4)通過耐蝕合金過渡焊層和低碳鋼擴散焊層的冶金復合焊接技術，保證了耐蝕合金焊層和低碳鋼焊層的冶金熔合，保證了管道焊接質量；

(5)減少了脹管式玻璃鋼內補口接頭方法海底管道綜合成本和管道焊接作業難度，避免了橡膠密封材料隨時間老化泄漏造成的接頭腐蝕風險；

(6)通過上述技術組合，實現了海底管線內防腐補口目的如(圖2)所示，為解決海底管線防腐堆焊內補口提供了一種新選擇。

附圖說明

說明書附圖1：圖1是一種脹管式玻璃鋼內補口接頭示意圖：(1)脹管式玻璃鋼內補口外套接頭焊縫；(2)脹管式玻璃鋼內補口密封短節；(3)密封橡膠件；(4)隔熱層(5)鋼管對接焊縫；(6)脹管式玻璃鋼內補口外套短節。

說明書附圖2：圖2是一種海底管線堆焊內防腐及其聯接示意圖：(1)冶金復合焊縫；(2)耐蝕合金層；(3)管道內防腐涂層；(4)管道外防腐補口層；(5)管道外保溫補口層。

具體實施方式

實施實例：

本發明公開了一種海底管線防腐堆焊內補口方法，以海底注水管道內管Φ245*18mm（執行標準：API 5L-PSL2）X60級無縫鋼管為例，其具體實施步驟為：

（一）預堆焊部位機械打磨步驟：采用角向磨光機打磨，保證預堆焊及附近區域露出金屬白亮色；

（二）耐蝕合金堆焊步驟：

（1）堆焊焊材：Ni625焊絲；

（2）以鋼管管端為起點自動管端內壁堆焊機堆焊第一層，厚度1.2～1.5mm，堆焊寬度80mm；

（3）以鋼管管端為起點自動管端內壁堆焊機堆焊第二層，厚度1.2～1.5mm，堆焊寬度50mm；

（4）要求堆焊層不平度（相鄰兩焊道之間波峰與波谷之間的距離）不大于0.3mm；

（5）控制堆焊參數使外焊層不銹鋼稀釋率不大于30﹪（以實驗報告為準）；

（6）堆焊后管端堆焊層總厚度不小于2.4mm，不大于3.0mm；

（三）坡口加工步驟：坡口機加工，坡口角度30°；

（四）鋼管外壁3PE防腐處理步驟：按相關標準執行；

（五）鋼管內壁防腐處理步驟：

（1）鋼管內壁噴砂除銹處理，錨紋深度Sa2.5；

（2）鋼管內表面噴涂CK-54無溶劑環氧陶瓷防腐涂料，干膜厚度≥250um；

（六）鋼管外壁保溫處理步驟：按相關標準執行；

（七）現場組對步驟：按相關管道焊接標準執行；

（八）冶金復合焊接步驟一（耐蝕和合金焊部分）：

（1）定位焊：外對口器定位，Φ2.5mmNi625藥芯自保護焊絲鎢極氬弧焊，焊接方向：立向上，焊接參數：電流60～70A，電壓21V，DC-，焊接位置：在鋼管圓周上均勻分布3處，焊接完成后卸除外對口器，用磨光機清理焊道藥皮；

（2）打底焊：Φ1.2mmNi625藥芯自保護焊絲熔化極氬氣保護半自動焊，焊接方向：立向下，焊接參數：電流：75A，電壓：21V，DC-，焊層厚度：略高于堆焊層厚度，焊道要求：雙面成型；焊后用磨光機清理焊道藥皮；

（3）過渡焊：Φ1.2mmNi625藥芯自保護焊絲熔化極氬氣保護半自動焊，焊接方向：立向下，焊接參數：電流120A，電壓高25V，DC-，焊層厚度：2mm左右，焊后用磨光機迅速清理焊道藥皮；

（九）冶金復合焊接步驟二（低碳鋼焊部分）：

（1）擴散填充焊：Φ2.0mmE71T8藥芯自保護低碳鋼焊絲半自動焊，焊接方向：立向下，焊接參數：電流：200A，電壓：21V，DC-，焊層厚度不超過2.0mm，焊后磨光機清理藥皮；

（2）填充焊：同擴散填充焊步驟；

（3）蓋面焊：Φ2.0mmE71T8藥芯自保護低碳鋼焊絲半自動焊，焊接方向：立向下，焊接參數：電流：200A，電壓：21V，DC-，焊后余高：0.5～1.5mm，焊后手工清理藥皮、飛濺；

（十）超聲、射線檢驗步驟：按相關標準執行；

（十一）焊縫外防腐補口步驟：按相關標準執行；

（十二）焊縫外保溫補口步驟：按相關標準執行；

至此，完成了海底管線防腐堆焊內補口全部工藝過程。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內，因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。