管道自动焊接衬板制造技术

本实用新型专利技术公开一种管道自动焊接衬板，涉及焊接技术领域，旨在针对中石化西气东输等项目中大口径管道焊接典型问题的存在，从根本上解决焊缝渗铜等问题，恢复使用衬板进行大口径管道自动焊接的生产效率，保证施工进度按时完成。其技术方案要点是：通过采用三层复合结构，复合氧化物陶瓷涂层耐高温，直接与焊缝背面接触，不会与高温熔池发生反应，避免造成向焊缝内渗入金属；复合铜衬板传热效率高，能够实现快速散热，保证焊缝成型良好；中间的过渡层能够在衬板受热过程中起到吸收耐温层和基层的热膨胀，减小衬板内部的热应力，能够更好地维持衬板的稳定性，使其能够适用于单面焊双面成型的全自动焊接工艺。型的全自动焊接工艺。型的全自动焊接工艺。

【技术实现步骤摘要】
管道自动焊接衬板


[0001]本技术涉及焊接
，更具体地说，它涉及一种管道自动焊接衬板。

技术介绍

[0002]西气东输管道工程是国家重点工程，主线路全长4000公里，其特点是口径大、管壁厚、钢级高、压力高，这在我国管道建设史上尚属首次。由于焊接工作量巨大，焊接质量要求高，因此在较平坦的区段采用了自动焊技术。目前常规的焊接工艺是焊缝背面增加衬板，单面焊双面成型，全自动焊接。
[0003]在石油天然气管道项目中，全位置自动焊具有功效高、质量稳定等优点，是长输管道最先进的焊接方法。目前我国多采用带铜衬垫管道气动内对口器进行管道环焊缝打底焊接的单面焊双面成型工艺。
[0004]目前大口径管道对口焊缝根部焊接时，需要将铜衬垫紧贴在焊缝处的管道内壁，易出现由于焊接高温影响，有可能使铜原子扩散造成焊缝根部渗铜现象。如果焊接接头出现渗铜现象且渗入的铜超过一定量，就有可能会引起“铜脆”现象，从而降低金属的力学性能并对管口的焊接质量造成不良影响。
[0005]管口自全自动焊接中使用的铜衬板，主要作用是散热和衬托背面，防止单面焊双面成型时，背面漏焊。由于焊接过程中高温熔池至二级和刚性铜衬垫接触，焊根背面不能形成圆滑过渡焊趾，应力集中较为严重，同时铜衬垫烧损严重，存在焊缝渗铜和夹铜的危险，降低了焊缝接头的强度，造成了因氢脆而开裂的泄漏隐患。
[0006]之前采用的管道材料是X70钢，焊缝背面尚允许使用的铜衬板(材质：CuCrZr)。随着输送技术要求的提高，目前管道多采用X80钢，此材料的焊缝强度对铜含量尤其敏感，针对该材质焊接中发现的焊缝中渗铜现象，目前已经禁止直接使用铜衬板紧贴焊缝背后进行自动焊接。改为原始的氩弧焊打底，然后进行自动焊接，焊接效率只有过去使用衬垫的管口自动焊的七分之一，大大影响使用效率。
[0007]因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于解决上述问题而提供一种管道自动焊接衬板，该衬板具有铜板散热效果好的优点，又能解决焊缝渗铜和夹铜的问题，保证全自动管道焊接中单面焊双面成型的焊缝质量，消除泄漏隐患。
[0009]本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种管道自动焊接衬板，包括耐温层、过渡层和基层，所述耐高温层用于与焊缝背面接触，表面呈与管道适配的弧形，所述基层背向焊缝，用于散热；所述过渡层为合金涂层，耐温层和基层之间通过过渡层复合连接。
[0010]本技术进一步设置为，所述基层为铜质基板，耐温层为耐高温的复合氧化物陶瓷涂层。
[0011]本技术进一步设置为，所述基层为紫铜或铜合金基层。
[0012]本技术进一步设置为，所述过渡层的热膨胀系数介于基层和耐温层之间。
[0013]本技术进一步设置为，所述过渡层为镍铬合金涂层。
[0014]本技术进一步设置为，所述基层朝向耐高温层的一侧呈弧形凸起，所述耐高温层和过渡层复合于基层的弧形凸起一侧。
[0015]本技术进一步设置为，所述耐温层的截面各区域的厚度一致；所述过渡层的截面各区域的厚度一致。
[0016]本技术进一步设置为，所述过渡层的厚度＜0.5mm。
[0017]本技术进一步设置为，所述过渡层的厚度为100μm。
[0018]本技术进一步设置为，所述耐温层的厚度为200
‑
300μm。
[0019]综上所述，本技术具有以下有益效果：
[0020]该衬板采用铜质的基层为主体，利用大气等离子热喷涂技术，在基层上先后制备出过渡层和耐温层，形成多层复合结构。基层采用紫铜板或铜合金板，位于背向焊缝的一侧，具有良好的热传导率高，便于给焊缝散热，保证焊缝成型良好。耐温层为耐高温复合氧化物陶瓷涂层，能够抵抗焊接过程中的管道材料传递过来的高温热量，保证焊缝成型质量。
[0021]过渡层为耐高温合金涂层，将三层粘结复合形成一个整体，增加耐温层和基层的结合力；并且，过渡层的热膨胀系数介于铜基层和耐温层之间，在导热过程中，可以有效的吸收铜基层的热膨胀，减小之间的热应力，更好地保护涂层的完整性。
附图说明
[0022]图1为本技术一种管道自动焊接衬板的结构示意图。
[0023]附图标记：1、基层；2、过渡层；3、耐温层；4、弧形凸起。
具体实施方式
[0024]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]本实施例公开一种管道自动焊接衬板，在自动焊接时，该衬垫紧贴在焊缝处的管道内壁，在焊缝背面进行打底，以实现管道环焊缝打底焊接的单面焊双面成型工艺。
[0026]如图1所示，该衬板包括耐温层3、过渡层2和基层1，该基层1为铜质基板，在基层1朝向耐高温层的一侧呈弧形凸起4，与待焊接管道的焊缝处的内周壁相互贴合适配，安装后能够保持相互吻合的状态，在焊缝背面能够起到打底衬托的作用。
[0027]在衬板的弧形凸起4的一侧表面，利用大气等离子热喷涂技术，在基层1上先后制备出过渡层2和耐温层3，形成多层复合结构。过渡层2为合金涂层，耐温层3为耐高温的复合氧化物陶瓷涂层，耐温层3和基层1之间通过过渡层2过渡连接，将三层结构复合为一个整体。
[0028]为了维持衬板与焊缝贴合一侧的热稳定性，该耐温层3的截面各区域的厚度一致，过渡层2的截面各区域的厚度也一致，即能够在衬板的弧形凸起4的一侧形成三层均匀复合
的状态，保持衬板的该表面各区域具有一致的热膨胀情况，维持衬板在焊接过程中的稳态。
[0029]该衬板的基层1可采用紫铜板或铜合金板，位于背向焊缝的一侧，具有良好的热传导率高，便于给焊缝散热，保证焊缝成型良好。
[0030]耐温层3为耐高温复合氧化物陶瓷涂层，复合氧化物陶瓷涂层耐高温1600℃，可以抵抗焊缝传热，并且不与高温熔池发生反应，在焊接过程中能够在基层1与焊缝之间起到分隔的效果，不会对焊缝成型造成不良影响。
[0031]过渡层2为耐高温合金涂层，将三层粘结复合形成一个整体，增加耐温层3和基层1的结合力。并且，过渡层2的热膨胀系数介于铜基层1和耐高温复合氧化物陶瓷涂层之间，在导热过程中，能够吸收铜基层1的热膨胀，减小基层1与耐温层3之间的热应力，维持整个衬板的稳定性，更好地保护涂层的完整性。
[0032]具体地，该过渡层2可为镍铬合金涂层，并且过渡层2的厚度＜0.5mm，既能够保持三层结构的复合强度和稳定性，又能够起到吸收热膨胀，减少热应力的作用。过渡层厚度控制在100微米左右，耐温层的厚度控制在200
‑
300微米左右，效果更为显著。
[0033]综上所述，本实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道自动焊接衬板，其特征在于，包括耐温层(3)、过渡层(2)和基层(1)，所述耐温层用于与焊缝背面接触，表面呈与管道适配的弧形，所述基层(1)背向焊缝，用于散热；所述过渡层(2)为合金涂层，耐温层(3)和基层(1)之间通过过渡层(2)复合连接。2.根据权利要求1所述的一种管道自动焊接衬板，其特征在于，所述基层(1)为铜质基板，耐温层(3)为耐高温的复合氧化物陶瓷涂层。3.根据权利要求2所述的一种管道自动焊接衬板，其特征在于，所述基层(1)为紫铜或铜合金基层(1)。4.根据权利要求2所述的一种管道自动焊接衬板，其特征在于，所述过渡层(2)的热膨胀系数介于基层(1)和耐温层(3)之间。5.根据权利要求4所述的一种管道自动焊接衬板，其特征在于，所述过...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕明利，吴鹏，朱翔，宋振海，杜德欣，李国栋，葛松洁，
申请(专利权)人：山东北溟科技有限公司，
类型：新型
国别省市：