一種鈦鋼復合管的焊接結構的制作方法

本實用新型屬于復合管焊接技術領域，具體涉及一種鈦鋼復合管的焊接結構。

背景技術：

金屬復合管由兩種或兩種以上不同材料構成,管層之間通過各種變形和連接技術形成緊密結合，其一般設計原則是基層(碳鋼層)滿足管道設計允許應力，覆層(合金層)抵抗腐蝕或磨損等。

由于金屬復合管利用了基材和覆層金屬的最佳性能，相對于整體合金管能有效降低成本；而且在對整體合金管具有應力、腐蝕開裂敏感性的氯化物和/或酸性環境中，金屬復合管可以提高應用的安全性和可靠性，因此，金屬復合管已經在腐蝕性較強的石油、石化企業、核工業以及醫藥、食品加工等領域獲得了廣泛應用。

目前，金屬復合管中的不銹鋼復合管、鎳及鎳合金復合管和銅鋼復合管等都可以采用熔化焊接的形式實現對接，并且能夠獲得高質量的焊縫組織。

但是，鈦鋼復合管因Ti與Fe、Mn、Ni等元素易形成金屬間脆性化合物，固采用熔化焊接直接焊接的方法將形成脆性接頭，其不僅無實用價值，而且也是制約了鈦鋼復合管的應用和發展的主要因素。

技術實現要素：

為了解決現有技術存在的上述問題，本實用新型提供了一種鈦鋼復合管的焊接結構，以避免在鈦鋼復合管的焊接端形成脆性接頭，促進鈦鋼復合管的應用和發展。

本實用新型所采用的技術方案為：

一種鈦鋼復合管的焊接結構，其包括第一焊接管口和第二焊接管口；所述第一焊接管口和第二焊接管口均分別設置有外層管層以及依次暴露的各內管層預留段；

所述第一焊接管口最內層的內管層預留段與所述第二焊接管口最內層的內管層預留段焊接，所述第一焊接管口的外管層及其余各內管層預留段分別與所述第二焊接管口的外管層及其余各內管層預留段通過相應的連接件一一對應焊接。

優選地，所述鈦鋼復合管為外層鋼-內層鈦結構；所述焊接結構包括：第一焊接管口和第二焊接管口；所述第一焊接管口和所述第二焊接管口均分別設置有外層鋼管層和暴露的內層鈦管層預留段；

第一焊接管口與第二焊接管口對接，且第一焊接管口的內層鈦管層預留段與第二焊接管口的內層鈦管層預留段焊接，第一焊接管口的外層鋼管層與第二焊接管口的外層鋼管層通過對應的連接件焊接；

所述連接件包括半環形的第一支撐塊和第二支撐塊，所述第一支撐塊和第二支撐塊設于所述內層鈦管層預留段的外側，并拼接成環形；所述連接件的內徑與所述內層鈦管層預留段的外徑相匹配，且所述連接件的兩端面分別與相應端的外層鋼管層的剖口面貼合。

優選地，所述第一支撐塊和所述第二支撐塊的內環面分別設置有用于容納焊縫的凹槽；所述第一支撐塊和所述第二支撐塊的截面形狀為六邊形；所述外層鋼管層的剖口面為與所述連接件兩端面相配合的斜面，且所述連接件的內環面兩側的底腰分別和對應端的所述斜面貼合，所述連接件的外環面兩側的頂腰分別和所述斜面形成三角形的焊接槽。

7、優選地，所述鈦鋼復合管為外層鈦-內層鋼結構，所述焊接結構包括：第一焊接管口和第二焊接管口；所述第一焊接管口和所述第二焊接管口均分別設置有外層鈦管層和暴露的內層鋼管層預留段；

所述第一焊接管口與所述第二焊接管口對接，且所述第一焊接管口的內層鋼管層預留段與所述第二焊接管口的內層鋼管層預留段焊接，所述第一焊接管口的外層鈦管層與所述第二焊接管口的外層鈦管層通過對應的連接件焊接；

所述連接件為鈦套管；所述鈦套管套設于所述內層鋼管層預留段的外側，且所述鈦套管的兩端分別與所述第一焊接管口和所述第二焊接管口的外層鈦管層的外表面焊接。

優選地，所述內層鋼管層預留段的端面設置有坡口。

優選地，所述鈦鋼復合管為外層鈦-中層鋼-內層鈦結構；所述焊接結構包括：第一焊接管口和第二焊接管口；所述第一焊接管口和所述第二焊接管口均分別設置有外層鈦管層以及依次暴露的中層鋼管層預留段和內層鈦管層預留段；

所述第一焊接管口的內層鈦管層預留段與所述第二焊接管口的內層鈦管層預留段焊接；所述第一焊接管口的中層鋼管層預留段與所述第二焊接管口的中層鋼管層預留段通過對應的第一連接件焊接；所述第一焊接管口的外層鈦管層與所述第二焊接管口的外層鈦管層通過對應的第二鏈接件焊接；

所述第一連接件包括半環形的第一支撐塊和第二支撐塊，所述第一支撐塊和第二支撐塊套設于所述內層鈦管層預留段的外側，并拼接成環形；所述第一連接件的內徑與所述內層鈦管層預留段的外徑相匹配，且所述第一連接件的兩端面分別與相應端的中層鋼管層的剖口面貼合；

所述第二連接件為鈦套管，并套設置于所述中層鋼管層預留段的外側，且所述鈦套管的兩端分別與所述第一焊接管口和所述第二焊接管口的外層鈦管層的外表面焊接。

優選地，所述內層鈦預留單的端面設置有坡口。

本實用新型的有益效果為：

本實用新型所提供的鈦鋼復合管的焊接結構，通過將管層最內層的內管層預留段直接焊接以及將外管層和其余各內管層預留段分別通過相應的連接件一一焊接，使不同材料的各管層焊接端分開焊接，避免了因鈦鋼復合管直接焊接形成的脆性接頭，因此，提高了焊接強度，實現了鈦鋼復合管的可靠焊接，促進了鈦鋼復合管的應用和發展。

附圖說明

圖1為實施例1中所述的外層鋼管層的結構示意圖；

圖2為實施例1中所述的第一支撐塊的結構示意圖；

圖3為實施例1中所述的焊接結構示意圖；

圖4為實施例2中所述的焊接結構示意圖；

圖5為實施例3中所述的焊接結構示意圖。

圖中標記為：

內層鈦管層預留段1，外層鋼管層2，支撐塊3，內環面4，凹槽5，底腰6，頂腰7，內層鋼管層預留段8，外層鈦管層9，坡口10，鈦套管11，中層鋼管層預留段12。

具體實施方式

實施例1

如圖1-3所示，本實施例提供了一種內層鈦-外層鋼結構的鈦鋼復合管的焊接結構，其包括：第一焊接管口和第二焊接管口；第一焊接管口和第二焊接管口均分別設置有外層鋼管層和和內層鈦管層預留段。

優選地，外層鋼管層的剖口面為呈120°的斜面；內層鈦管層預留段的預留長度為5～10mm，且內層鈦管層預留段的表面位于外層鋼和內層鈦的結合面以下0.1～0.15mm。

第一焊接管口與第二焊接管口對接，且第一焊接管口的內層鈦管層預留段與第二焊接管口的內層鈦管層預留段焊接，第一焊接管口的外層鋼管層與第二焊接管口的外層鋼管層通過對應的連接件焊接。

其中，連接件包括半環形的第一支撐塊和第二支撐塊，第一支撐塊和第二支撐塊的截面形狀均優選為正六邊形，且壁厚與外層鋼管層的厚度相同，內徑為內層鈦管層預留段的管外徑R+(0～0.02)mm；兩個支撐塊的內環面和其兩側的兩個底腰的夾角均為120°，兩個支撐塊的外環面和其兩側的兩個頂腰的夾角均為120°，且兩個支撐塊的底腰與頂腰連接處的腰楞位于外層鋼管層壁厚的1/3處。同時，兩個支撐塊的內環面均還設了一個沿環形周向分布的凹槽，用于容納內層鈦管層預留段的對接端處的焊縫余高。

第一支撐塊和第二支撐塊拼接成環形，并套設于第一焊接管口和第二焊接管口的內層鈦管層預留段外表面；第一支撐塊和第二支撐塊的內環面與內層鈦管層預留段的外表面貼合，且第一支撐塊和第二支撐塊的底腰均與相應端的外層鋼管層的剖口面貼合，頂腰均與相應端的外層鋼管層的剖口面形成三角形的焊接槽，并于焊接槽處進行焊接，從而提高焊接端的強度及焊接的可靠性。

通過支撐塊，不僅可以連接外層鋼管層，保證管-管對接的強度；而且，對內層鈦管層預留段具有束縛力，保證焊接后的內層鈦管層預留段處可以承受壓力。

實施例2

如圖4所示，本實施例提供了一種內層鋼-外層鈦結構的鈦鋼復合管的焊接結構，其包括：第一焊接管口和第二焊接管口；第一焊接管口和第二焊接管口均分別設置有外層鈦管層和暴露的內層鋼管層預留段。優選地，內層鋼管層預留段的預留長度為15～20mm；同時，內層鋼管層預留段的端面設置有30°坡口。

第一焊接管口的內層鋼管層預留段與第二焊接管口的內層鋼管層預留段焊接，且焊接縫位于兩坡口形成的三角形的焊接槽處；第一焊接管口的外層鈦管層與第二焊接管口的外層鈦管層通過相應的連接件焊接。

優選地，連接件為鈦套管，且鈦套管的兩端分別與第一焊接管口和第二焊接管口的外層鈦管層的外表面焊接，并于焊接端形成角焊縫。其中，鈦套管的內徑與外層鈦管層的外徑相匹配，鈦套管的壁厚與外層鈦管層的厚度一致，鈦套管的長度為50±5mm。

第一待焊接管口和第二待焊接管口的內層鋼管層預留端的端面通過坡口對接形成三角形的焊接槽，從而提高了兩內層鋼管層預留段的焊接強度及焊結可靠性。

本實施例中，包括但不局限于鈦套管，其還可以為其他不含Fe、Mn、Ni等元素的焊接材料制成的中空管，從而可以避免套管與鈦的焊接過程中形成金屬間脆性化合物。

實施例3

如圖5所示，本實施例提供了一種外層鈦-中層鋼-內層鈦結構的鈦鋼復合管的焊接結構，其包括：第一焊接管口和第二焊接管口；第一焊接管口和第二焊接管口均分別設置有外層鈦管層以及依次暴露的中層鋼管層預留段和內層鈦管層預留段。

優選地，中層鋼管層預留段端面的剖口面為呈120°的斜面，中層鋼管層預留段的預留長度為15～20mm；內層鈦管層預留段的預留長度為5～10mm，并且內層鈦管層預留段的表面加工至中間鋼管層與內層鈦管層的結合面以下0.1～0.15mm。更有地，內層鈦管層預留段的端面設置有30°的坡口。

第一焊接管口的內層鈦管層預留段與第二焊接管口的內層鈦管層預留段焊接，且焊接縫位于兩坡口形成的三角形的焊接槽處；第一焊接管口的中層鋼管層預留段與第二焊接管口的中層鋼管層預留段通過對應的支撐塊焊接；第一焊接管口的外層鈦管層與第二焊接管口的外層鈦管層通過對應的鈦套管焊接。

其中，支撐塊包括半環形的第一支撐塊和第二支撐塊，且兩個支撐塊的截面形狀均為六邊形；其壁厚與鋼覆層管層的厚度相同，內徑為鈦基層管層預留段的管外徑R+(0～0.02)mm；兩個支撐塊的內環面和其兩側的兩個底腰的夾角均為120°，兩個支撐塊的外環面和其兩側的兩個頂腰的夾角均為120°，且支撐塊的底腰與頂腰連接處的腰楞位于中層鋼管層預留段壁厚的1/3處；同時，兩個支撐塊的內環面均還設了一個沿環形周向分布的凹槽，用于容納內層鈦管層預留段的對接端處的焊縫余高。

鈦套管的內徑與外層鈦管層的外徑相匹配，鈦套管的壁厚與外層鈦管層的厚度一致。

第一支撐塊和第二支撐塊拼接成環形，并套設于第一焊接管口和第二焊接管口的內層鈦管層預留段外表面；第一支撐塊和第二支撐塊的內環面與內層鈦管層預留段的外表面貼合，且第一支撐塊和第二支撐塊的底腰均與相應端的中層鋼管層預留段的剖口面貼合，頂腰均與相應端的中層鋼管層預留段的剖口面形成三角形的焊接槽，并通過焊接槽焊接。

鈦套管的兩端分別與第一焊接管口和第二焊接管口的外層鈦管層的外表面焊接，并于焊接端處形成角焊縫，且鈦套管的兩端的角焊縫分別與其相應端的外層鈦管層的剖口端的距離為30±5mm。

本實施例中，優選地，第一焊接管口和第二焊接管口的內層鈦管層預留段的端面均設置有坡口。

以上所述僅為本實用新型的的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。