在役管道焊接中烧穿管壁现象分析

3 O 焊管 第 2 9卷第 1 期 2 0 0 6年 1 月 在役管道焊接中烧穿管壁现象分析 韩 德 辉 ( 河北石油职业技术学院，河北 廊坊 0 6 5 0 0 0 ) 摘要：在役管道不停输焊接是在一定的输量、 流速、 压力的状态下焊接管件， 对管道进行维 修、 改造的一种方法。主要分析了管道焊接时烧穿管壁的各种影响因素， 着重阐述了焊接参数 对管线熔深的影响， 得出了最佳焊接规范， 达到了防止烧穿管壁的效果。 关键词：在役管道；焊接；烧穿；熔深；焊接参数 中图分类号：T G 4 0 1 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 1 3 9 3 8【 2 O O 6 )0 1 0 O 3 O 一 0 2 0 前言 在役管道不停输焊接， 是在一定的输量、 流 速、 压力的状态下焊接管件， 以达到对管道维修、 改造的目的。 在役管道的焊接主要有两方面问题， 一是妻 避免焊接电弧灼伤管壁造成破裂， 也就是烧穿管 壁现象； -是要避免产生氢致裂纹。氢致裂纹主 要是由于流动介质增加管壁散热， 使焊接冷却速 度增大造成的。在役管道的焊接， 既要保证焊缝 的安全性， 又要具有可靠的适用性， 这就要求在焊 接中必须合理调整焊接参数， 在保证不烧穿管壁 的情况下尽可能选择大的焊接参数以避免产生氢 致裂纹。 由于篇幅有限， 只对烧穿问题进行讨论。 1 烧穿管道的影响因素 在役管道不停输焊接时造成烧穿管壁的影响 因素很多， 具体见图 1 。 管道壁厚I l 管道压力I l 焊穿管壁 实际壁厚 l I 公称壁厚 l l 焊接参数 l l 焊接程序 塞 I I蠢 l l 誓 藿 H鼍 蘩 f I 墨 蘸 I I 鬈 藿 I l 霾 嫠 田 1 焊接时烧穿管道的影响因素 烧穿现象只有在管壁较薄时才会发生 ， 根据 相关资料， 正常情况下当管道壁厚大于 6 4 m m 时， 发生烧穿的可能性较小。而对于在役管道系 统， 在焊接过程中还应该考虑其内部流动介质及 压力对管壁的影响。 2 在役管道焊接烧穿的影响参数 衡量管道是否被烧穿的因素之一是焊接熔 深， 而焊接参数是影响熔深的重要因素。为了确 定焊接电流和焊接热输入等焊接参数对管壁熔深 的影响， 采用焊条电弧焊， 在 X 6 0级管线钢管上 以不同的焊接规范进行试焊并测定熔深， 为确定 焊接电流、 焊接热输入等焊接参数提供参考。 2 1 试验方法 本试验采用的焊条是大西洋 C H E 5 0 7 G X， 直 径 3 2 m m； 试验母材是 X 6 0级管线钢管， 壁厚为 1 4 6m m。焊接 前对母材进行 1 0 0 o C的预热。焊 接位置取水平位。 在试验过程中共选用了 2 5种不同的焊接参 数， 每种参数焊接两个试件， 进行比较， 具体焊接 参数的取值范围如下： 焊接电流 8 01 5 0A； 焊接电压 1 8 2 5 V； 焊接速度 1 0 1 8 5 c m m i n ； 热输入 0 6 2 2 k ,J m m 。 2 2 试验结果分析 2 2 1 焊接电流与熔深关 系 维普资讯 第 2 9 卷第 1 期 韩德辉： 在役管道焊接中烧穿管壁现象分析 焊接电流与熔深关系见图 2 。由图2可以看 出： 当， =1 5 0 A时， 在不同焊接速度下， 熔深均 较大； 当， = 9 0 A时， 在不同的焊接速度下， 熔 深均较小； 除 =1 0 c m m i n以外， 当 ， =1 0 0 1 4 0 A时， 不同焊接速度下的熔深变化不大。 图2 焊接电流与熔深关系 分析结果： 由于人工手弧焊接， 焊接速度不 稳定， 个别点具有离散性。当 ， =1 5 0 A时， 即 使在很快的焊接速度下( = 1 8 c m m i n ) ， 熔深仍 较大， 故不可取。根据焊条直径与焊接电流关 系 ， = K D， K=3 0 4 O ， D=3 2 mm， 电流应取 ， = 9 6 1 2 8 A ， 故焊接电流应大于 9 6 A， 取 ， 1 0 0 A 。 由于实际施工中， 管道内输送液体介质， 冷却速 度加快， 将焊接电流提高至 ， =1 4 0 A， 可满足熔深 要求 ， 取 ， 1 4 0 A。 2 2 2 焊接热输入与熔深关系 焊接热输入与熔深关系见 图 3 。从图 3可 以 看出： 当E1 4 k J n ln l 时， 熔深较大。当 E 1 4 k J m m， 且 ， =1 5 0 A时， 无论焊接 速度 快慢 ， 熔深均 较 大； 当E 1 4 k J ra m， 且， = 1 4 0 A时， = 1 0 c m m i n 和 = 1 2 c m m i n 情况下， 熔深仍较大， 故此规范 不可取； 当E1 4 k J m m， 且 ， =1 4 0 A时， 要求 1 2 e m m i n ， 即保证 E1 4 k J m m 。 当E 0 8 k J m m时， 主要 为 ，=9 0 A时， 1 6 c m m i n 的焊接规范及 ， =1 0 0 A、 1 8 c m m in的焊接规 范， 熔深虽小， 但粗晶区主体组织中容易产生上贝 氏体， 甚至产生马氏体， 所以韧性较差， 易出现裂 纹， 故焊接规范不可取， 即要求 E O 8 k J m m。 2 2 3 冷却条件与熔深关系 冷却条件与熔深关系见图4 。从图4可以看 出： 由于人工手弧焊接， 焊接速度不稳定， 个别 点具有离散性， 不符合规律， 如焊接电流在 9 5 1 1 5 A时， 背面加冷却焊接时的熔池熔深大于背面 不加冷却焊接的熔池熔深。总体来看， 背面加 冷却焊接时的熔池熔深小于背面不加冷却焊接的 熔池熔深。 冒 嫩 竣 3结论 图 4 冷却条件与熔深关系 在役管道焊接过程中， 应精确控制焊接参数， 以避免烧穿管壁。具体选用参数为： 焊接电流 取 ， = 1 0 0 1 4 0 A； 焊接热输入取 E= 0 8 1 4 k J m m； 焊接速度取 = 1 2 1 6 e m m i n 。 作者简介： 韩德辉( 1 9 7 2一) ， 男， 讲师， 主要从事焊