氩电联焊在天然气管道施工中产生缺陷的分析.pdf

工艺与设备化 工 设 计 通 讯 Technology and EquipmentChemical Engineering Design Communications 99 第43卷第2期 2017年2月 1 氩电联焊的特点及应用 1.1 概述 氩电联焊就是采用氩弧焊焊接缝底部，再用电弧焊盖面 的焊接方法。 1.2 特点 由于氩弧焊气体的惰性特点以及焊接时热量集中，使得 焊缝热影响区窄，焊件的变形小 ； 由于可见性好，便于观 察， 能够很好的控制熔池的形状， 适应于在各种位置进行接焊； 在实际操作时首先对管材环向对接焊缝定出各焊接区角度 及位置，再确定各区参数。焊接规范有以下几个主要参数 ： （1）焊接电流 ： 主要根据工件的厚度及所用的钨极直径 大小和焊缝的空间位置来选择，电流要适中，过大或过小都 会影响焊缝的成型和质量，所以焊接时要注意调整，要与电 弧电压配合好。 （2）电弧电压 ；它是弧长决定，应尽量采用短弧焊接， 电压不能过高，否则会造成未焊透，一般电压为13 16V。 （3）焊接速度 ； 在确定了焊接电流及采用合适的短弧操 作后，应选用合适的焊接速度，过快或过慢都会影响焊缝的 成型和质量，所以焊接速度要适中。 （4）钨极的直径和长度 ； 钨极的直径根据焊件厚度因素来 选择， 伸出长度一般为4 6cm， 不宜富过长或过短。除此之外， 还应考虑选择合适的焊条直径、氩气的流量、焊前是否要预热 等，焊前预热有助于提高焊接速度、消除气孔，提高焊缝质量。 1.3 应用 由于氩电连焊综合了两种焊接方式的优点，更能保证工 程质量。因其焊缝成形好，焊接应力与变形小等优点，在很 多工业领域得到越来越广泛的应用。氩电联焊经过多年的发 展，仍然是油气集输管道、燃气管道焊接的主要焊接方法。 在油气管道的焊接中，通常采用氩电联焊（GTAW+SMAW） 的焊接工艺，它克服了全氩弧焊造价高，焊接速度慢的缺点， 且氩电联焊的施工方法工艺简单，操作方便，设备便于移动， 适应野外作业。 2 氩弧焊常见缺陷 由于氩弧焊对环境要求较高，同时工艺参数对焊接质量 也有很大的影响，在焊接时常常会出现很多种缺陷，有些甚 至是致命缺陷。我们对所有焊口归类进行分析，氩电联焊比 较容易产生的主要缺陷有裂纹、气孔、未熔或未焊透、夹渣、 内凹、内咬边等。 3 常见缺陷的产生及预防措施 3.1 氩电联焊裂纹的产生及预防措施 在氩电联焊的焊接中，如果焊丝选择不当，焊接时高温 停留时间长， 造成氧化过热和晶粒过度长大， 材料含杂质较多， 在应力的作用下，易产生裂纹，一般情况下，最易在上弧处 出现裂纹。 为了防止裂纹的产生 ： 施焊前应采用低硫磷低杂质元 素的焊接材料和合适的焊接参数，以较小的焊接电流和尽可 能快的焊速进行焊接，尽量缩短高温停留时间，减少过热和 晶粒长大倾向 ； 选择合理的坡口形式，控制焊缝金属中焊 丝对母材所占的比例，即控制融合比 ； 严格焊前焊道坡口及 管内外表面的清理 ；采用正确的收弧方式，通过回焊技术， 将弧坑填满，减少弧坑裂纹的倾向，采用有电流衰减的焊 接设备焊接 ； 采用合理的焊接顺序焊接，以便减少焊接应力。 通过以上措施可有效的防止裂纹的产生。 3.2 气孔的产生及预防措施 在氩弧焊打底过程中， 焊缝凝固过程中， 气体来不及溢出， 而存在焊缝中形成气孔。由于氩弧焊对焊口清理要求非常严 格，且氩弧焊抗风能力差，否则容易产生气孔 ； 再者，如氩 气保护的覆盖率不够、氩气纯度不高 ； 电压太高，电弧太长 ； 焊丝外伸太长、空气湿度超过90% 等都能引起气孔的产生。 根据其成因，采用不同的预防措施 ： 严格控制焊条的 烘干温度和保温时间。改善焊接环境湿度大的特点，防止焊 条受潮，药皮脱落。增大氩气流量 ； 选择最佳的填充电流、 盖面电流、焊接速度确保焊接质量。采取一定的防风措施 ： 堵住管口，防止空气在管内流动 ； 搭建防风棚，降低自然风 对焊接的影响。降低电压，压低电弧，调整焊丝的外伸。 3.3 未熔与未焊透的产生及预防措施 当焊接电流过小，焊工操作技术不熟练、焊接速度过快、 电弧过长、电极端头不规则，电弧有漂移，偏离正确位置 ； 对 口间隙过小，管口钝边过大，坡口角度过小，坡口太宽，组 对时错边严重甚至焊前清理不彻底焊缝区有油膜或过量的氧 化物等都可能引起焊缝与母材未通过电弧融合在一起和不完 全焊透的现象。 预防措施 ： 焊接之前，用物理、化学、机械方法除油和 氧化物 ； 增加电流和电压及降低焊接速度 ； 焊枪要均匀摆动， 在坡口边做即刻停留 ； 更换或打磨电极，根据管材壁厚选择 合适的坡口角度。 3.4 夹渣及预防措施 在氩电联焊中，夹渣是指焊后由于操作原因不能及时浮 出，而存在于焊缝之中残留的非金属夹杂物主要产生在填充 焊和益面焊。 产生原因 ： 焊条摆幅不够，焊渣来不及浮出。电流 过小、焊速过快，熔池存在时间过短，使得焊缝中心堆高， 坡口两侧形成死角，夹渣清理不出来 ； 焊缝成型粗劣 ； 焊渣 来不及浮出。焊道之间清渣不彻底。 （下转第135页） 摘 要： 介绍了氩电联焊施工工艺在实际中的应用， 通过对氩电联焊产生的各种常见缺陷成因的分析， 提出相应的预防措施， 以提高氩电联焊的焊接质量。 关键词 ： 氩电联焊 ； 缺陷 ； 预防措施 中图分类号 ： TG457.6 文献标志码 ： B 文章编号 ： 10036490（2017）02009902 Analysis of Defects in Argon Gas Welding in Natural Gas Pipeline Construction Zhao Jiandong Abstract ： This paper introduces the ITU argon welding construction technology in the actual construction application，through the analysis of various combined welding of argon electrical causes of common defects，puts forward the corresponding preventive measures，in order to improve the welding quality of ITU argon welding. Key words ： TIG welding ； defect ； preventive measure 氩电联焊在天然气管道施工中产生缺陷的分析 赵建栋 （石油宁夏石化公司，宁夏银川 750026） 收稿日期 ： 20160211 作者简介 ： 赵建栋（1969） ，男，山东莱西人，工程师，主要研究 方向为工程质量管理。 工业生产化 工 设 计 通 讯 Industrial ProductionChemical Engineering Design Communications 135 第43卷第2期 2017年2月 区根据实际的布局和厂房分布，根据实际的情况来安排合理 的消防排练和消防人员，将消防知识做到深入每一位基层员 工的内心，才是防患于未然的基础。 3 结束语 化工生产在人们的生活中处于举足轻重的地位，然而化 工生产过程中伴随着一定的危险性，因此对化工园区的消防 安全管理至关重要。单一的消防安全管理无法有效避免事故 的发生，必须综合考虑企业的实际情况，制定适宜的消防安 全政策，提高工作人员的消防意识才能够有效降低化工园区 的事故发生概率。 参考文献 1 潘杰 . 化工企业消防安全现状分析与管理对策探讨 J. 中国高新技 术企业，2017， （2） ： 155156. 2 崔娟娟 . 化工园区事故分析与消防安全管理的研究 J. 化工管理， 2015， （18） ： 47. 3 舒冬梅 . 化工园区消防安全管理现状与对策 J. 消防技术与产品信 息，2015， （2） ： 3436. 4 刘静，李莉 . 化工园区事故分析及消防安全管理 J. 消防科学与技 术，2014， （11） ： 13431347. （上接第126页） 一来，学生的成就感大增，继续学习的兴趣也明显提高。这 是非常考验教师能力和耐心的，需要我们的教师付出更多的 努力才能实现。 4 结束语 我国钢铁冶金行业目前面临着很多挑战，这对技校冶金 专业也就提出了更多要求，如何把学生培养成为企业和社会 需要的专业型技术人才，这是我们每个从业者需要面对和思 考的问题。采用探究式教学模式， 能够使学生产生更多的兴趣， 并且把学习的过程和工作实际联系起来，非常有利于学生能 力的提高的。探究式教学同样存在着很多问题，需要在实践 中不断摸索解决的方式。 参考文献 1 吕英兰 . 高职机械专业实践教学体系改革的探索与研究 J. 中国成 人教育，2011，12（3） ： 177189. 2 土芳 . 高职校企合作模式的分析与研究 J. 高等工程教育研究， 2012， （4） ： 121125. 3 教育部等五部门 . 教育部等五部门关于印发职业学校学生实习管 理规定的通知 ： 教职成 20163 号 A. 4 尹立孟，朱光俊，万新，等 . 钢铁生产虚拟仿真实验教学的建设与 思考 J. 重庆科技学院学报（社会科学版） ，2014， （9） ： 142158. （上接第99页） 纠正措施： 适当增加焊条摆幅。选择最佳的填充电流、 盖面电流、 焊接速度。加强焊道之间清渣。清理坡口的油污、 泥沙、锈斑 ； 彻底清理前焊道熔渣 ； 提高操作技术，正确 掌握操作方法，使焊缝表面光滑，焊缝中心不堆高 ； 选择优 质焊条。 3.5 其他缺陷及预防措施 3.5.1 夹钨 在手工钨极氩弧焊过程中，由于某些原因，使钨极强烈 的发热，端部熔化、蒸发，使钨过渡到焊缝中，并残留在焊 缝内形成夹钨。 产生原因 ： 当焊缝电流过大，超过极限电流值，或钨极 直径太小时，使钨极强烈地发热、端部熔化 ； 氩气保护不良， 引起钨极烧损； 炽热的钨极触及熔池或焊丝，而产生的飞溅等， 均会引起焊缝夹钨。 预防措施 ： 根据工件的厚度，选择相应的钨极直径和焊 接电流 ； 使用符合标准要求纯度的氩气 ； 施焊时采用高频振 荡器引弧，在不防碍操作情况下，尽量采用短弧，以增强氩 气保护效果。 3.5.2 烧穿 产生原因 ： 如管口坡口过大和组对间隙过大，电流过大 ； 焊接速度太慢时易出现烧穿现象。 预防措施 ： 根据管壁厚度选择合适的坡口尺寸，组对时 减小对口间隙 ； 施焊时减小焊接电流 ； 加快焊接速度。 3.5.3 内凹 产生原因 ： 由于氩弧焊打底电流过大 ； 手工电弧焊填充 时电流过大，引起打底焊道烧塌； 焊工操作手法不当等情况下， 易出现内凹现象。 预防措施 ： 根据焊接工艺评定选择最佳的填充电流和盖 面电流 ； 提供焊工操作技能。 3.5.4 内咬边 产生原因 ：氩弧焊打底电流过大 ；坡口组对间隙过小， 错变量超标 ； 操作手法不当等易引起内咬边。 预防措施 ： 选择何时的打底电流，组对时严格按焊接作 业指导书要求进行。 3.5.5 外咬边 产生原因 ： 电弧过长 ； 电流过大 ； 手工电弧焊盖面时焊 条摆幅不够，角度不合适等。 预防措施 ： 压低电弧 ； 选择最佳的盖面电流和焊接速度 ； 适当增加焊条的摆幅，调整合适的焊条角度。 由于不同的施焊环境，不同的焊工，操作手法的不同等 原因其产生的缺陷不仅限于上述几种，此处仅列举氩电联焊 中较常见的焊接缺陷。 4 焊接缺陷的危害性 4.1 引起应力集中 凡事结构截面有突然变化的部位，应力的分布就特别不 均匀，在某点的应力值可能比平均值大许多倍，这种现象称 为应力集中。 4.2 缩短使用寿命 天然气管道属于压力管道，其焊缝承受周脉动载荷，若 存在的焊接缺陷超过一定的界限，循环一周后缺陷就不断扩 展，长大，直至发生断裂，运行中的天然气管道将会发生爆炸。 焊缝中的缺陷会大大降低工程质量和使用寿命，甚至可能造 成天灾人祸，一些储罐、天然气管道的爆炸都与焊接缺陷有 直接关系。 5 结束语 采用氩电联焊对天然气管道进行焊接既提高了工效和质 量，又降低了造价 ； 通过对施工中所产生缺陷的归类，成因的 分析、 总结， 找出合适的预防措施。选择