一种钛钢复合管的焊接结构的制作方法

本实用新型属于复合管焊接技术领域，具体涉及一种钛钢复合管的焊接结构。

背景技术：

金属复合管由两种或两种以上不同材料构成,管层之间通过各种变形和连接技术形成紧密结合，其一般设计原则是基层(碳钢层)满足管道设计允许应力，覆层(合金层)抵抗腐蚀或磨损等。

由于金属复合管利用了基材和覆层金属的最佳性能，相对于整体合金管能有效降低成本；而且在对整体合金管具有应力、腐蚀开裂敏感性的氯化物和/或酸性环境中，金属复合管可以提高应用的安全性和可靠性，因此，金属复合管已经在腐蚀性较强的石油、石化企业、核工业以及医药、食品加工等领域获得了广泛应用。

目前，金属复合管中的不锈钢复合管、镍及镍合金复合管和铜钢复合管等都可以采用熔化焊接的形式实现对接，并且能够获得高质量的焊缝组织。

但是，钛钢复合管因Ti与Fe、Mn、Ni等元素易形成金属间脆性化合物，固采用熔化焊接直接焊接的方法将形成脆性接头，其不仅无实用价值，而且也是制约了钛钢复合管的应用和发展的主要因素。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种钛钢复合管的焊接结构，以避免在钛钢复合管的焊接端形成脆性接头，促进钛钢复合管的应用和发展。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种钛钢复合管的焊接结构，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别设置有外层管层以及依次暴露的各内管层预留段；

所述第一焊接管口最内层的内管层预留段与所述第二焊接管口最内层的内管层预留段焊接，所述第一焊接管口的外管层及其余各内管层预留段分别与所述第二焊接管口的外管层及其余各内管层预留段通过相应的连接件一一对应焊接。

优选地，所述钛钢复合管为外层钢-内层钛结构；所述焊接结构包括：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别设置有外层钢管层和暴露的内层钛管层预留段；

第一焊接管口与第二焊接管口对接，且第一焊接管口的内层钛管层预留段与第二焊接管口的内层钛管层预留段焊接，第一焊接管口的外层钢管层与第二焊接管口的外层钢管层通过对应的连接件焊接；

所述连接件包括半环形的第一支撑块和第二支撑块，所述第一支撑块和第二支撑块设于所述内层钛管层预留段的外侧，并拼接成环形；所述连接件的内径与所述内层钛管层预留段的外径相匹配，且所述连接件的两端面分别与相应端的外层钢管层的剖口面贴合。

优选地，所述第一支撑块和所述第二支撑块的内环面分别设置有用于容纳焊缝的凹槽；所述第一支撑块和所述第二支撑块的截面形状为六边形；所述外层钢管层的剖口面为与所述连接件两端面相配合的斜面，且所述连接件的内环面两侧的底腰分别和对应端的所述斜面贴合，所述连接件的外环面两侧的顶腰分别和所述斜面形成三角形的焊接槽。

7、优选地，所述钛钢复合管为外层钛-内层钢结构，所述焊接结构包括：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别设置有外层钛管层和暴露的内层钢管层预留段；

所述第一焊接管口与所述第二焊接管口对接，且所述第一焊接管口的内层钢管层预留段与所述第二焊接管口的内层钢管层预留段焊接，所述第一焊接管口的外层钛管层与所述第二焊接管口的外层钛管层通过对应的连接件焊接；

所述连接件为钛套管；所述钛套管套设于所述内层钢管层预留段的外侧，且所述钛套管的两端分别与所述第一焊接管口和所述第二焊接管口的外层钛管层的外表面焊接。

优选地，所述内层钢管层预留段的端面设置有坡口。

优选地，所述钛钢复合管为外层钛-中层钢-内层钛结构；所述焊接结构包括：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别设置有外层钛管层以及依次暴露的中层钢管层预留段和内层钛管层预留段；

所述第一焊接管口的内层钛管层预留段与所述第二焊接管口的内层钛管层预留段焊接；所述第一焊接管口的中层钢管层预留段与所述第二焊接管口的中层钢管层预留段通过对应的第一连接件焊接；所述第一焊接管口的外层钛管层与所述第二焊接管口的外层钛管层通过对应的第二链接件焊接；

所述第一连接件包括半环形的第一支撑块和第二支撑块，所述第一支撑块和第二支撑块套设于所述内层钛管层预留段的外侧，并拼接成环形；所述第一连接件的内径与所述内层钛管层预留段的外径相匹配，且所述第一连接件的两端面分别与相应端的中层钢管层的剖口面贴合；

所述第二连接件为钛套管，并套设置于所述中层钢管层预留段的外侧，且所述钛套管的两端分别与所述第一焊接管口和所述第二焊接管口的外层钛管层的外表面焊接。

优选地，所述内层钛预留单的端面设置有坡口。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型所提供的钛钢复合管的焊接结构，通过将管层最内层的内管层预留段直接焊接以及将外管层和其余各内管层预留段分别通过相应的连接件一一焊接，使不同材料的各管层焊接端分开焊接，避免了因钛钢复合管直接焊接形成的脆性接头，因此，提高了焊接强度，实现了钛钢复合管的可靠焊接，促进了钛钢复合管的应用和发展。

附图说明

图1为实施例1中所述的外层钢管层的结构示意图；

图2为实施例1中所述的第一支撑块的结构示意图；

图3为实施例1中所述的焊接结构示意图；

图4为实施例2中所述的焊接结构示意图；

图5为实施例3中所述的焊接结构示意图。

图中标记为：

内层钛管层预留段1，外层钢管层2，支撑块3，内环面4，凹槽5，底腰6，顶腰7，内层钢管层预留段8，外层钛管层9，坡口10，钛套管11，中层钢管层预留段12。

具体实施方式

实施例1

如图1-3所示，本实施例提供了一种内层钛-外层钢结构的钛钢复合管的焊接结构，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别设置有外层钢管层和和内层钛管层预留段。

优选地，外层钢管层的剖口面为呈120°的斜面；内层钛管层预留段的预留长度为5～10mm，且内层钛管层预留段的表面位于外层钢和内层钛的结合面以下0.1～0.15mm。

第一焊接管口与第二焊接管口对接，且第一焊接管口的内层钛管层预留段与第二焊接管口的内层钛管层预留段焊接，第一焊接管口的外层钢管层与第二焊接管口的外层钢管层通过对应的连接件焊接。

其中，连接件包括半环形的第一支撑块和第二支撑块，第一支撑块和第二支撑块的截面形状均优选为正六边形，且壁厚与外层钢管层的厚度相同，内径为内层钛管层预留段的管外径R+(0～0.02)mm；两个支撑块的内环面和其两侧的两个底腰的夹角均为120°，两个支撑块的外环面和其两侧的两个顶腰的夹角均为120°，且两个支撑块的底腰与顶腰连接处的腰楞位于外层钢管层壁厚的1/3处。同时，两个支撑块的内环面均还设了一个沿环形周向分布的凹槽，用于容纳内层钛管层预留段的对接端处的焊缝余高。

第一支撑块和第二支撑块拼接成环形，并套设于第一焊接管口和第二焊接管口的内层钛管层预留段外表面；第一支撑块和第二支撑块的内环面与内层钛管层预留段的外表面贴合，且第一支撑块和第二支撑块的底腰均与相应端的外层钢管层的剖口面贴合，顶腰均与相应端的外层钢管层的剖口面形成三角形的焊接槽，并于焊接槽处进行焊接，从而提高焊接端的强度及焊接的可靠性。

通过支撑块，不仅可以连接外层钢管层，保证管-管对接的强度；而且，对内层钛管层预留段具有束缚力，保证焊接后的内层钛管层预留段处可以承受压力。

实施例2

如图4所示，本实施例提供了一种内层钢-外层钛结构的钛钢复合管的焊接结构，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别设置有外层钛管层和暴露的内层钢管层预留段。优选地，内层钢管层预留段的预留长度为15～20mm；同时，内层钢管层预留段的端面设置有30°坡口。

第一焊接管口的内层钢管层预留段与第二焊接管口的内层钢管层预留段焊接，且焊接缝位于两坡口形成的三角形的焊接槽处；第一焊接管口的外层钛管层与第二焊接管口的外层钛管层通过相应的连接件焊接。

优选地，连接件为钛套管，且钛套管的两端分别与第一焊接管口和第二焊接管口的外层钛管层的外表面焊接，并于焊接端形成角焊缝。其中，钛套管的内径与外层钛管层的外径相匹配，钛套管的壁厚与外层钛管层的厚度一致，钛套管的长度为50±5mm。

第一待焊接管口和第二待焊接管口的内层钢管层预留端的端面通过坡口对接形成三角形的焊接槽，从而提高了两内层钢管层预留段的焊接强度及焊结可靠性。

本实施例中，包括但不局限于钛套管，其还可以为其他不含Fe、Mn、Ni等元素的焊接材料制成的中空管，从而可以避免套管与钛的焊接过程中形成金属间脆性化合物。

实施例3

如图5所示，本实施例提供了一种外层钛-中层钢-内层钛结构的钛钢复合管的焊接结构，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别设置有外层钛管层以及依次暴露的中层钢管层预留段和内层钛管层预留段。

优选地，中层钢管层预留段端面的剖口面为呈120°的斜面，中层钢管层预留段的预留长度为15～20mm；内层钛管层预留段的预留长度为5～10mm，并且内层钛管层预留段的表面加工至中间钢管层与内层钛管层的结合面以下0.1～0.15mm。更有地，内层钛管层预留段的端面设置有30°的坡口。

第一焊接管口的内层钛管层预留段与第二焊接管口的内层钛管层预留段焊接，且焊接缝位于两坡口形成的三角形的焊接槽处；第一焊接管口的中层钢管层预留段与第二焊接管口的中层钢管层预留段通过对应的支撑块焊接；第一焊接管口的外层钛管层与第二焊接管口的外层钛管层通过对应的钛套管焊接。

其中，支撑块包括半环形的第一支撑块和第二支撑块，且两个支撑块的截面形状均为六边形；其壁厚与钢覆层管层的厚度相同，内径为钛基层管层预留段的管外径R+(0～0.02)mm；两个支撑块的内环面和其两侧的两个底腰的夹角均为120°，两个支撑块的外环面和其两侧的两个顶腰的夹角均为120°，且支撑块的底腰与顶腰连接处的腰楞位于中层钢管层预留段壁厚的1/3处；同时，两个支撑块的内环面均还设了一个沿环形周向分布的凹槽，用于容纳内层钛管层预留段的对接端处的焊缝余高。

钛套管的内径与外层钛管层的外径相匹配，钛套管的壁厚与外层钛管层的厚度一致。

第一支撑块和第二支撑块拼接成环形，并套设于第一焊接管口和第二焊接管口的内层钛管层预留段外表面；第一支撑块和第二支撑块的内环面与内层钛管层预留段的外表面贴合，且第一支撑块和第二支撑块的底腰均与相应端的中层钢管层预留段的剖口面贴合，顶腰均与相应端的中层钢管层预留段的剖口面形成三角形的焊接槽，并通过焊接槽焊接。

钛套管的两端分别与第一焊接管口和第二焊接管口的外层钛管层的外表面焊接，并于焊接端处形成角焊缝，且钛套管的两端的角焊缝分别与其相应端的外层钛管层的剖口端的距离为30±5mm。

本实施例中，优选地，第一焊接管口和第二焊接管口的内层钛管层预留段的端面均设置有坡口。

以上所述仅为本实用新型的的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。