长输管道向下焊工艺及焊接缺陷分析.doc

长输管道向下焊工艺及焊接缺陷分析李庚曦本文根据自己在西部管道支线及酒泉天燃气管道工程中使用向下焊工艺施工过程中的工作经验，总结了使用向下焊工艺技术在具体施工中的操作技术要点，并详细分析了全纤维素型焊条向下焊产生的缺陷原因，最后总结预防这些缺陷发生的一些措施。 向下焊工艺技术是从上世纪60年代中期开始逐步发展起来的一种焊条电弧焊焊接工艺方法，与传统的向上焊工艺方法相比生产率高、易保证焊接质量，其焊接特点在于焊条运动方向是自上而下，具有焊条融化速度快、焊接电弧吹力大、熔敷效率高和适宜野外较差的自然环境等优点，所以被我单位应用于西部管道玉门支线、永登支线及酒泉西郊工业园天然气利用工程等长输管道建设中，焊接一次合格率达98%。1 向下焊工艺技术特点1.1 焊前准备1.1.1焊接设备及材料焊接设备选用了北京时代焊机和林肯焊机，钢管材质为L360，选用奥地利产3.2mm、4.0mm、E6010纤维素向下电焊条，使用前进行80烘干，1小时保温，随用随取。1.1.2管口组对 管口组对是一道很重要的工序，组对前应对内外壁20mm范围以内及坡口面的铁锈、油漆和毛刺等影响焊接质量的杂物用角向砂轮或钢丝轮进行清理和打磨。坡口角度一般为550-650，钝边为1.2-2.0 mm，对口间隙为2.0-3.0mm，允许错变量要求1.6mm。1.2向下焊工艺技术操作要领1.2.1焊条角度为保证焊接质量，向下焊时正确运用焊条角度十分重要。打底焊、填充焊、盖面焊的焊条角度基本相同。但是电弧的长度及运条形式不同，焊缝的宽窄主要由电弧的长短及运条形式来控制。管的焊接分两个半周完成，起弧、收弧均选在管的12点和6点位前的10mm处。1.2.2打底焊的焊接施焊时，从管接头的12点往前10mm处引弧，形成第一个熔孔后，焊条迅速压低并采用短弧焊接，焊条做直线或往复小动作向下运条，要求焊工注意力集中，做到“听、看、送”。“听”就是要注意听是否有电弧击穿坡口发出的“扑扑”声。“看”就是观察熔池的温度和熔孔的大小，熔孔应控制在每侧坡口钝边熔化1.5mm左右为好。“送”就是通过合适的电弧长度、焊接速度及运条方式，把铁水准确的送到坡口根部，达到单面焊双面成形的良好目的。1.2.3填充层的焊接打底完成后，用角磨机将焊缝打磨干净，不得有夹渣、气孔等缺陷。填充层的高度在于焊接电弧要略高些，焊接速度稍快，并要均匀，使熔池成圆片状为宜。避免电弧过低或焊条角度不当造成“顶弧”，使铁水与熔渣分不清产生夹渣和未熔合等缺陷。填充时管的上部12点处容易凹陷，而管的下部5点到7点位铁水易下坠。上述情况一定要“填起磨平”以填满坡口并低于管平面1mm左右为宜，并留有坡口边缘轮廓，以利于盖面层的焊接。1.2.4盖面层的焊接 盖面层焊接时，焊条应沿坡口两侧稍作横向摆动或反月牙形运条向下焊接，要求表面圆滑过渡，成形美观，焊缝余高为0-2mm。 盖面焊在仰焊处易出现下坠，形成焊瘤和咬边现象，主要是焊接电流过大，焊管温度太高焊条角度不对及焊接速度不当引起的，为克服这种现象，焊条运行到该位置时应尽量垂直于管的平面，利用电弧的喷射力和电弧轮廓的覆盖面积，采用适当的焊接速度和运条方式，来克服仰焊位置易出现的咬边和下坠现象。1.3 向下焊焊接工艺参数 焊接工艺参数视焊条规格和焊道层次等因素而定，一般来说用纤维素焊条的焊接工艺参数见下表焊道名称每道层数焊条直径（mm）极性焊接方向电流（A）电压（V）焊接速度（cm/min）根焊13.2DC-下向60-8025-328-10填充1-24.0DC+下向100-11025-329-12盖面14.0DC+下向95-11025-329-122 向下焊焊接工艺施工过程中易产生的缺陷2.1未熔合产生的原因（1）焊接电流太小，焊枪没有充分摆动。（2）坡口形状不合理，错变量过大。（3）焊接面未清理干净有油污或铁锈。2.2气孔产生的原因（1）根部组对间隙过小，容易产生根部针形气泡（2）盖面焊时，熔池过热，吸覆大量的周边空气。（3）盖面焊时，焊条摆动幅度太大，熔池保护不良（尤其在立仰位）。（4）在有雾或有雨天气时焊接，转晴后与焊接时间间隔过长或对焊件表面清理不干净。（5）焊条长时间暴露在空气中受潮。2.3内凹产生的原因（1）打底焊时焊条未能送入坡口根部。（2）焊接电流过大，热焊时在5-7点位置运弧太慢。（3）对口间隙过大，钝边过厚。2.4夹渣产生的原因（1）焊接电流过小，致使在快速热焊时，未能使根部熔渣完全溢出。（2）打底焊清根或层间打磨的方法不正确，使焊道两侧沟槽过深，呈现W状。在快速热焊时，流到深槽的熔渣来不及溢出而形成夹渣。（3）在6点钟位置收弧过快也易产生夹渣。2.5裂纹产生的原因（1）如果施工地段起伏较大，管墩未及时垫到位，使管子处在受力状态，在焊接收弧点（尤其是6点钟位置）易出现应力裂纹。（2）在焊接过程中，如果过早松开或撤离对口器，致使熔池中的铁水未来的及凝固好，在焊接收弧处容易产生裂纹。（3）焊工在6点钟位置采用直线熄弧等不当的收弧方法，致使熔池未填满形成弧坑而出现弧坑裂纹。（4） 在低温环境下焊接，未采取有效的保温措施。3针对易产生的缺陷所采用的措施向下焊这种管道常用的焊接技术，从其操作技巧、管理方法、施工组织经验等方面都有待于提高。我们应该根据每项工程用的管材和焊材要求，作好焊接工艺评定，编写好焊接工艺操作规程，并要求电焊工严格按焊接工艺规程要求进行操作施焊。焊条在运输和存放过程中，做好防潮措施，严禁摔、撞、磕及碰等，确保焊条的完好性。3.1防止未熔合的措施采用较大的焊接电流，正确进行施焊操作，并保持坡口的清洁，错变量严格控制在工艺规程的要求内。3.2防止气孔的方法（1）防止组对间隙过小，如果组对间隙过小，就会在焊接时造成过大的母材稀释作用，而妨碍排气，致使形成根部针状气泡。（2）盖面时，电流不要太大（电流应小于填充焊电流），采用小电流、短电弧、快焊焊接，避免过热现象，防止表面气孔。（3）焊接时采用适应的运条技术，否则将使熔池超前，易造成焊条粘在焊道上，这对脱氧不利，易产生气孔，但是焊条摆动宽度不应超过焊条直径的两倍，否则也易产生气孔。（4）焊条在使用过程中，要存放在焊条保温筒内，要随用随取，禁止焊条暴露在外，以防焊条受潮。3.3防止内凹缺陷的措施（1）打底焊时焊工要快速、均匀、平稳的运条。（2）管墩一定要垫得足够高（一般不低于400mm）以便于焊工操作，保证运条深度。（3）打底焊时电流不易过大，而热焊在5-7点钟位置时运条速度要适中，不要太慢。（4）加强质检力度，控制组对质量，确保组对间隙，钝边符合焊接工艺要求。3.4防止夹渣的措施打底焊后要由有经验的砂轮工进行清渣，清根要彻底，每个接头点一定要打平。清根时要将根焊道清成“U”形槽，避免清成“W”形槽。6点钟收弧时要将熔池填满后，再运弧到成形的焊缝上进形收弧，要采用平甩法熄弧。3.5防止裂纹的措施（1）在起伏地段施工时，管墩要及时垫到位或采用倒链严格控制焊接过程中焊口受力。（2）焊接过程中严禁松撤对口器。（3）电焊工在6点钟位置收弧时，一定要保证熔池填满，且采用平焊法熄弧，严禁采用直线式方法熄弧。（4）在低温环境下完成的焊缝要及时采取有效的保温措施。