摘 要

如今随着新的航道、港口和运河的开发和清除水下障碍物等，疏浚船舶的应用越来越广泛。实践中，泥管输送泥沙时，既要保证泥管的耐磨性，也要保证泥管的强度与硬度，来提高泥管的使用寿命，从而降低更换率。一般来说，单金属管不能同时很好地满足上述两项要求，不锈钢有较高的硬度，高铬合金铸铁有很强的耐磨性，因此用“不锈钢——高铬合金铸铁”复合管来取代单金属管，提高泥管的使用寿命。管的外层材料采用不锈钢作为复合管的承力部分，内层材料采用高铬合金铸铁来承担耐磨的作用。由于双金属复合管的特殊性，复合管连接时法兰焊接在复合管的外侧，法兰焊接时产生的焊接残余拉应力会使双金属管复合层产生分裂的趋势，因而会减少复合管的使用寿命。

本文以复合管与法兰焊接工艺为研究内容，为正确实施复合管与法兰的焊接提供依据。首先进行理论计算，先计算出在室温下堆焊双金属复合管时复合管的收缩量。接着确定出合适的预热温度，给法兰进行焊前预热，使法兰冷却至室温时的收缩量与法兰焊接时焊缝的收缩量一致，从而消除因为焊接产生的残余拉应力。最后进行法兰焊接实验，待冷却至室温后用应变片测量复合管上的应变量，与理论值进行对比，分析误差，确定焊接工艺参数。从而防止双金属管复合层的开裂，提高疏浚船舶仓内泥管的使用寿命。

关键词：复合管；法兰焊接；焊接变形与应力

Abstract

With the development of new shipping lanes, ports , canals and the removal of underwater obstructions, the dredging ship is used more and more widely. When clay pipe transporting sediment, we must ensure that the wear resistance of cement, as well as the strength of cement hardness to increase the service life of the pipe and to reduce the replacement rate. In general, single metal pipe cannot satisfy these two requirements. Stainless steel has high hardness while high chromium cast iron has a strong wear resistance. Stainless steel-high chromium alloy cast iron pipe instead of a single metal tube, to increase the service life of the pipe. Outer layers made of stainless steel as a bearing part of the tube, the inner layer of high chromium alloy cast iron wear-resistant role. Because of the particularity of bimetal composite pipe, flanges are welded to the outside of the composite pipe. Welding residual stress due to welding of flange will split the double-metal composite layer , this will reduce the service life of the pipe. Based on composite pipe and flange welding process study, provide the basis for correct implementation of composite pipe with flanges welded. First of all calculate, calculated shrinkage of composite pipe when welding metal pipe at room temperature. Then determine the appropriate preheating temperature and preheating before welding the flanges.To insure the flange shrinkage when cooling to room temperature is consistent with welding seam shrinkage, to eliminating Welding residual stress. At last doing flange welding experiment, after cooling to room temperature ,using strain gauges to measure strain on the pipe, then compared to the theoretical values.And analysis errors, determine the welding parameters. To prevent cracking of bimetal composite layer, increased dredging ship positions within the service life of the pipe.

Key Words:composite pipe；flange welding；welding deformation and stress

目 录

第一章 绪 论 1

1.1双金属复合管的介绍 1

1.2课题研究的目的以及意义 2

1.3主要研究的对象以及研究内容 3

第二章 复合管法兰焊接的理论计算 4

2.1复合管法兰焊接的模型介绍 4

2.2复合管堆焊变形量的计算 4

2.2.1影响变形的因素 4

2.2.2 复合管环形焊变形量的计算 5

2.3法兰预热温度的计算 6

2.3.1热变形与热应力 6

2.3.2 法兰预热温度的计算 6

第三章 复合管法兰焊接工艺参数的选择 8

3.1复合管与法兰焊接装配尺寸 8

3.2焊接方法的选择 8

3.2.1焊接方法的确定 8

3.2.2 MAG焊焊接方法的特点 9

3.3焊接材料的选择焊缝成分分析 9

3.4焊接工艺参数的选择 11

3.4.1焊接坡口和焊接层数的确定 11

3.4.2焊接电流的选择 12

3.4.3焊接电压的选择 12

3.4.4 MAG焊的焊接速度 13

3.4.5保护气体的选择 13

3.5焊接线能量的计算 14

第四章 复合管法兰焊接实验 16

4.1焊前准备 16

4.2焊接实验结果及其分析 16

第五章 结论 20

参考文献 21

致 谢 22

第一章 绪 论

1.1双金属复合管的介绍

双金属复合管是由两种不同的金属材料组合而形成的，管层之间是通过许多种不同的连接和变形技术来得到一种紧密结合的状态，使这两种金属材料紧密地结合成位一体，从而成为一种全新的金属复合管材。它一般的制造原则是金属材料的强度需要满足管道设计的许用应力，而复合层又需要抵抗磨损和腐蚀性的需求,即具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。双金属复合管是一种具有基层和复层的所有优点的管道，相对于整体的合金来说，可以更有效的降低实际生产成本，而且在具有对应力腐蚀开裂敏感性的氯化物或酸性腐蚀的环境中,这样整体的复合管可以在实际工作中增加了更多的安全性能和可靠性能。随着工业和科学技术的蓬勃发展，环境介质变得越来越繁琐和混沌，以及国际越来越激烈的竞争，许多工业产品对金属管材的综合性能的要求越来越严苛，所以双金属复合管及其生产制造技术在此环境中得到了快速的发展。

在磨损度高、腐蚀性较强、工作强度高的服役环境中所使用的管道，现实的应用中在多数情况下是采用优质的不锈钢或者是高合金的无缝钢管，这类管材因为含合金元素成分较多，很大程度的提高了管材的耐磨性和耐腐蚀性,但是它的价格是一般无缝钢管的几倍甚至几十倍。随着科学技术的发展,很多的管材需求商和生产单位一直在努力地探究，希望通过各种不同种金属的复合焊接，获得一种既能满足严酷的使用环境，性价比又较高的新型的复合管材。