注聚管汇的焊接工艺及变形控制

1、注聚管汇的焊接工艺及变形控制摘要:本文以孤东油田六区Ng31-53二元复合驱地面工程注聚站 及配注站的改扩建为例，针对管汇安装过程中涉及的 0Cr18Ni9(60 x4.5mm)与 20#钢60 x4.5mm)异种钢管焊接时容易出 现的裂纹及管汇焊接变形问题进行分析并提出技术改进措施。关键词:0Cr18Ni9焊接 管汇 变形 工艺1工程概况孤东油田六区Ng31-53二元复合驱地面工程是孤东采油厂改扩 建工程项目中的重点工程，对采油厂今后发展将起到一定支撑和保障 作用。该工程包括：7#配注站改造，新建7#-1注聚站，新建8#-2注聚站。 7#配注站改造工程以老站为基础对母液配置及喂入部分、操作间

2、内注 聚泵部分、注聚泵房、清水泵清水罐阀组间、表活剂泵房、污水池及 污水回收泵进行改造。新建7#-1注聚站以已建7#配注站为依托位于 西侧，新建注聚泵19台,污水泵1台及相应工艺管线。新建8#-2注聚 站以已建8#配注站为依托位于北侧，新建注聚泵23台,污水泵1台，聚 合物母液过滤器及配套工艺管线。2工程特点注聚及配注站的改扩建工程涉及到机泵、配管安装，在配注站改 造过程中由于地下管网较复杂，且管汇安装较多，施工难度大，同时管 汇安装中涉及到异种管材的焊接，如何控制管汇的变形和焊接裂纹产 生成为工程中的技术难点。3管汇安装的技术措施针对工程中管汇安装容易出现的问题，主要从管汇的焊接工艺和 管汇

3、变形控制两方面进行分析。3.1管汇的焊接3.1.1 0Cr18Ni9不锈钢与20#钢焊接性特点0Cr18Ni9属于奥氏体不锈钢,20#钢为优质碳素结构钢，从表1和 表2得知其不同的化学成分、不同的组织性能及不同的物理性能，使 其焊接性较差。异种材料的焊接的困难。线膨胀系数不同，容易引起热应力，而且这种热应力不易消除， 接头处会产生裂纹或很大的变形。焊接熔合区和热影响区的力学性 能较差，特别是塑性和韧性明显下降。由于接头塑韧性的下降以及 焊接应力的存在，焊接接头容易产生裂纹尤其是焊接熔合区和热影响 区更容易产生裂纹，甚至发生断裂。影响异种材料焊接性的因素。热物理性能的差异:0Cr18Ni9不锈钢

4、与20#钢不同的熔化温度、 线膨胀系数和热导率影响热循环过程、结品条件、降低焊缝接头的质 量。结品化学性能的差异:主要指两种材料在液态和固态时的互溶 性以及在焊接过程中是否产生新相结构或金属间化合物(脆性相)。 材料的表面状态:如表面氧化膜、吸附的氧离子、水分、油污杂质等, 直接影响着材料的焊接性。过渡层影响:异种材料焊接时必定会产 生过渡层,过渡层成分与母材成分相差较大时，会影响焊缝质量。3.1.2焊接工艺通过对0Cr18Ni9不锈钢与20#钢焊接性特点分析可知，异种钢焊 接产生裂纹的主要因是热应力的影响，如何减少热应力对焊缝和热影 响区的影响，减少和控制裂纹的产生是焊接过程中的难点，为此提

5、出以 下方法。焊前准备。严格按照焊接工艺评定的要求编写焊接作业指导书，采用A307 低氢型异种钢焊条，直流的焊接工艺。采用等离子切割对管材进行 坡口加工，并用砂轮机将坡口边缘20mm处清理干净，露出金属光泽。 施焊前焊条应烘焙(200C250C干燥1小时)，烘焙次数不宜超过 两次。焊接过程。组对定位点焊时，需对焊点进行打磨，彻底清除焊渣，采用对称 点焊的方法,控制因热输入不平衡而产生较大热应力。在施焊过程 中应尽量降低熔合比(焊缝金属中局部熔化的母材所占的比例)，可采 用较大坡口角度、小电流、快速焊方法施焊。打底焊及填充盖面时 采取对称焊。3.2管汇变形控制管汇的变形是因在同一根管材上均匀或非

6、均匀安装等径或异径 管线，在施焊过程中由于异种钢材不同的物理性能及焊接残余应力的 作用而产生的。通过对其变形的原因进行分析,总结出以下措施来预 防和减少变形。管材开口切割时,对管材进行钢性固定，同时采取正确的切割 顺序。如图1所示。焊前对焊件进行反变形处理。利用反变形原理,按照预先估计好的结构的变形大小和方向，在装 配时对构件施加一个大小约相等方向相反的变形与焊接变形相抵消， 使管材焊后保持设计要求。采用与管材钢性相近的管材作为备管，两 端采用龙门架和千斤顶进行施压，备管与管材之间加垫板，垫板不能直 接加在焊道下面，应错开一定距离,垫板的厚度需根据管材所开口的多 少、大小、是否均匀分布来确定，

7、同时定位焊后,可根据实际变形量大 小进行调整，再次进行反变形。下图为同径管材开口、均匀分布的反 变形法示意图。如图2所示。合理安排装配焊接的顺序。组对定位焊时，可先点焊1、2再点焊3,定位焊时焊接长度达到 20mm30mm为最好，施焊过程中,打底焊完成后，采取对称焊的方法 进行焊接。锤击法。电弧刚刚加热过的焊缝金属温度较高，采用锤击法只需很少的力 就可以使其产生较大的塑性延展变形，从而抵消焊缝及其附近区域的 缩短变形，达到控制焊接变形和降低焊接残余应力的目的。随焊激冷法。在施焊过程中，可在管材打底焊完成后注入循环水进行冷却，在冷 却过程中，焊接区由于受到周围金属的拉伸而产生伸长塑性变形，从而 抵消了焊接过程中形成压缩塑性变形，达到消除残余应力的目的，使焊 缝变形量减少。4结语管汇的安装是整个工程的难点，通过焊接准备、施焊过程、焊后 处理及反变形等技术措施有效解决了焊接裂纹及管汇的变形问题，为工程的施工做了有力的技术保障，保证了整个工程的质量。参考文献GB5023698.现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规 范.宋