长输管道的根焊技术

能源工程焊接国际论坛I F W T2 0 0 5 长输管道的根焊技术 余淑荣樊丁吴明亮 ( 兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室甘肃兰州7 3 0 0 5 0 ) 摘要：焊接是长输管道安装的关键技术，焊接质量同制也是长输管道安装质量的关键，解决根 焊的焊接质量和速度是保证自动焊旖工速度的前提。文章 要论述了长输管道根焊中的纤维素 焊条手工根焊、半自动s T T 根焊、自动内焊机根焊和自动外焊机根焊等先进根焊技术的r 艺特 点和应用前景。 关键词：长输管道半自动s T T 根焊自动内焊机根焊自动外焊机根焊 A b 咖c t ：w e l d i n gt e c h n o l o g yi sak e yt e c h n i q u ei nl o n gp i p e l i n ei n s t a l l i n g ，a n dt h ew e l d i n gq u a n t i t y a l s o i s t h e q u a m i t y k e y i n t h e p i p e l i n e i n s t a l l i n g S o l v i n g t h e w e l d i n g q u a n t i t ya n ds p e c do fr o o t w e l d i n g i sag u a r a n t e e o f a u t o m a t i c w e l d i n gs p e e d a n d t h eq u a l i t yT h i s p a p e r m a i n l y d i s c u s s e s t h e t e c h n i c Mc h a r a c t e r i s t i co fs o m ei m p o r t a n tr o o tw e l d i n gt e c h n o l o g y , s u c ha sS T Ts e m i a u t o m a t i cr o o t w e l d i n g ，i n n e ra u t o m a t i cr o o tw e l d i n ga n de x t e r n a la u t o m a t i cr o o tw e l d i n g K e y w o r d s tL o n gp i p e l i n e ，s T Ts e m i a u t o m a t i cr o o tw e l d i n g ，I n n e ra u t o m a t i cr o o tw e l d i n g ，E x t e m a l a u t o m a t i cr o o tw e l d i n g 0 前言 焊接是长输管道安装的关键技术，焊接质量同时也是长输管道安装质量的关键。由于管 道铺设完全依靠焊接工艺来完成，因此焊接质量在很人程度卜决定了工程质量，焊接是管 道施工的关键环节，而管材、焊材、焊接工艺以及焊接设备等则是影响焊接质量的关键因 素。 解决根焊的焊接质量和速度是保证施上速度的前提。目前，管道环焊缝根焊工艺丰要有 4 种：纤维素焊条手工根焊、半自动s 1 T 根焊、全自动内焊机根焊和全自动外焊机根焊。从 严格意义讲，纤维素焊条手工根焊 D S T T 根焊，应属于手J = 焊和半自动焊。 1纤维素焊条手工根焊 随着管线钢的发展，特别是微合金控制技术在冶金行业的广泛应用，对管道焊接技术提 出了更高的要求。同时，随大口径、厚壁长输管道的应用，传统的厚药皮焊条向上立焊已 不能满足长输管道建设对焊接技术的要求。为此，焊条向下立焊技术在长输管道建设I ：获 得了广泛应用，焊接效率夫人高于传统的焊条向l 立焊技术。而且，町适用管材范围广， 从A P I5 L X 4 2 直到A P I5 L 1 0 0 管材都能适用。 I F W T2 0 0 5 能源工程焊接国酝论坛 纤维索向下焊焊条的药皮中有( 质量分数) 3 0 5 0 的有机物( 纤维素) ，具有极强 的造气功能，焊接时在电弧热的作用下可以分解出大蹙的C O 和C O ：气体，在保护电弧和熔 池金属的同时，届著增加了电弧吹力，保证，熔滴在全位置焊接时向熔池的稳定过渡，还 可阻l j ：铁液和液态熔渣的下淌。同时还有较大的熔透能力和优异的填充间隙性能，对管子 的对口涮隙要求小很严格，焊缝背而成形好，气孔敏感性小，容易获得高质量的焊缝，因 此特别适合根焊。 2 半自动S T T 根焊 从纤维素焊条手工根焊( 见图1 ) 到半自动s T T 根焊的过渡是一个技术的b 跃。s 丌焊 机是美国林肯电气公司十2 0 世纪9 0 年代初期推出的。利用表面张力控制熔滴短路过渡的， 并以柔和的电弧、极小的飞溅、良好的焊缝背面成形发使用纯C O z 气体和实芯焊丝为主要特 点。 半自动s T T 焊属于C O ：气体保护焊，s T T 电源根据熔滴的不同过渡过程，能A 动调节 焊接电流和电弧电压波形，从而达到电弧所需的瞬时热量，同时解决了c 0 2 气体保护焊短 路过渡飞溅大的技术难题，确保焊接电弧的稳定燃烧，并有效地控制焊缝成形。它是通过 精确的基值、峰值电流和电压控制，使熔滴过渡更利于成形，焊接过程稳定，解决了飞溅 阋题和大L j 径管道根焊环节单面焊双面域形的难题。 半自动s T T 焊技术在输油输气管道施工中，可以取代焊条进行根焊缝的焊接，焊接效 率提高。半自动s T T 根焊( 见图2 ) 具有焊缝成形美脱，E 溅极小，具有T I G 质量M I G 速 度，无损探伤合格率高等优点。使用半自动s 丌焊改善了工作环境，减轻了工人劳动强度， 降低了焊接成本。目前，自动焊根焊主要采用半自动s T T 焊。 剧I 手工纤维素焊条根焊图2 半自动s T l 根焊 三自动s T T 焊接工艺的主要缺点是抗风能力差，现场施1 = 时需采取防风措施。全自动 焊接时的焊前调整较为费时，而且技术要求比较高。 3 自动内焊机根焊 手工焊和半自动焊根焊的焊道，内、外表面成形都不规整，如果热焊层使用自动焊， 就必须对根焊道进行修磨，达到基本规整，台则自动焊就很难进行。采用内、外自动焊根 焊的焊道，内、外表面成彤都基本规整，只需对接头修磨，且修磨工作量很小，就可以直 接进行下一层自动焊。且根焊速度远远大于纤维素焊条手工根焊和半自动s T T 根焊，也略大 f 自动外焊机根焊。与半自动s 1 T r 根焊和手工焊相比，其在焊接速度、焊接质鼍和降低焊_ 丁 劳动强度方面具有明显的优势。 能源工程焊接国际论坛I F W T2 0 0 S 英国N O R E A S T 公司的内焊机集内对口器和内焊机为一体，美国C R C 公司的内焊机还附 有坡口加工装置，适用于6 6 0 m m 以上钢管的组对和在管道内部完成坏缝的根部焊道。从管 道内部进行根焊不必在管道外部设置铜垫板，这是内焊机的主要特点之一。 ( 1 ) 内焊机对管口错边量要求苛刻。在现场实际焊接过程中，管r 丁错边量必须控制在 l m m 以内，如果大于l m m ，就可能产生焊接质量缺陷。 ( 2 ) 管口质量、组对质量、坡【_ _ l 加工尺寸对焊接参数影响较大。如果出现管口组对偏 差较大，就将导致焊接参数调整频繁。 4 自动外焊机根焊 自动外焊机根焊最大的优点是克服了内自动根焊仅适用_ 丁_ 固定管径的缺点，只要更换 焊接机头的轨道即可用于不同的管径，且在焊接速度、焊接质量和降低焊工劳动强度方面 不低于内焊机自动根焊。 4 1P W T 根焊焊接工艺特点 1 ) P W T 根焊焊接工艺采用专用的复合坡L 1 ，如图3 所示。 镌缓一 妊f 捌3P w T 坡口示意图( 组对间隙0 05 m m ) 2 ) 组对无间隙。减少了组对时调节间隙的时间，极大地提高了组对速度。 3 ) 在焊接过程中，焊工可根据坡口的组对情况，对焊接参数进行微调，以达到最好的 焊接效果。 4 ) 焊接参数可通过编程器对管道按不同位置进行设定。根据不同的焊接位置，可设定 不同的参数，来控制焊接小车动作，以达到理想的焊接效果。 5 ) 除接头需要打磨外，整周焊道都f i 用处理，可直接进行填充焊接。 4 2P W T 根焊工艺存在的问题 1 ) P w T 根焊工艺对坡口组对间隙、坡u 尺寸要求非常严格。当坡口组对间隙过大，或 坡广| 尺寸控制不严时，可能会产生焊穿、未焊透等缺陷。如果遇到个别组对间隙较大的情 况，为防J L 烧穿现象的发生，可增加焊接时的摆幅；无间隙时，则取消摆幅。未焊透较难 发现和处理，这是根焊应用中的难点，一般通过对焊接熔池的观察来判断根焊是否焊透。 2 ) P W T 根焊工艺对防风措施和保护气体纯度要求严格，防风效果不好或保护气体纯度 1 i 高时，很可能会引起气孔。所以在焊接时一定要注意做好防风工作，同时选用比较大的 I F W T2 0 0 5 能源工程焊接国际论坛 专业气体公司生产的保护气。 英国N O I u j A s T 公司、美国c R c 公司、加拿大R M s 公司和意大利P w T 公司均生产自动外 焊机。中国石油天然气集团公司管道局先后引进了英国N O R E A s T 公司、意大利P w T 公司的 自动外焊机，在管道施工中取得了良好效果。 5 结论 上述几种根焊技术的特点比较如下表所示。从技术水平及自动化程度上讲，焊条电弧 向下根焊最低，半自动s T T 根焊次之，自动根焊最高。焊接速度、焊接质量与此相适应，即 自动根焊速度快，质量高，半自动s T T 根焊次之，焊条电弧向下根焊焊接质量速度最慢。从 其他角度看，技术水平、自动化程度越高，投资也越大，操作工人掌握起来难度也越大， 要求焊工自身的文化水平和技术素质也较高。另外，儿采用自动或半自动焊进行根焊，因 为送丝导电嘴较粗，需要专门加工坡口( 采用焊条向下进行根焊，只需用制管厂加工的标 准坡口即可) 。 棚0 1 6 r a m X l 4 6 r a m 直缝管不同根焊方法的比较 采用全自动内焊机根焊丁艺，正常工作日焊接进度在5 0 道左右。采用全自动外焊机根 焊T 艺，正常工作日焊接进度在4 0 道左右。所以从施工效率角度，应推荐采用伞自动内、 外焊机根焊工艺，以提高焊接速度、质最和工效。 参考文献 1 吴立斌管道焊接技术的发展及对未来的展望电焊机增刊：2 0 0 4 ，1 3 8 1 4 2 2 吴迪，衣红兵，盂令宝等P w T 外自动根焊工艺的应用石油工程建设，2 0 0 4 ，6 ：2 2 2 4 3 王利霞，刘照元s T r 气体保护焊