管道全自动焊接技术及工艺研究

管道全自动焊接技术及工艺研究

舒逢威

身份证号码：42092119870214xxxx浙江314000

摘要：随着我国管道焊接技术的不断发展，特别是近年来管道建设向着高钢级、大口径、大壁厚方向的发展趋势，自动焊技术在管道焊接施工中越来越得到重视和广泛应用。A-300全方位自动焊机是管道自动化焊接施工专用设备之一，其优点是焊接速度快、效率高，焊缝成型美观，焊接质量稳定。基于此，文章以某管道工程应用X80管线为例，通过X80管线钢焊接性分析，介绍X80管线钢管采用该自动根焊工艺及其应用进行分析，以供参考。

关键词：焊接施工；根焊技术；自动控制

1自动焊接工艺概述

A-300型全方位自动焊机是由机头控制盒根据输入的焊接参数，包括焊机行走速度、送丝速度、枪头摆动频率及电弧电压的合理搭配与选择，来控制整个焊接过程，保证焊接质量及施工的顺利进行。（1）送丝速度与焊接电流成正比，送丝速度增大，则金属熔敷量大，电弧穿透力增强。（2）焊机行走速度过快则会使电弧保持在熔池的底部，使焊缝宽度减小而两侧熔合较差；焊接速度过慢则可能产生熔化的金属淹没熔池而造成夹渣。（3）枪头摆动频率直接影响焊道的外观成形及两侧熔合情况，摆动频率过大，则焊道外观花纹细腻，但两侧熔合不好，且焊道中间有凸起。频率过小则焊道花纹粗糙，且两侧可能产生电弧扫射不到的误区。（4）电弧电压影响液态金属的铺开程度(即熔宽)。电压过小时焊道两侧会产生夹角，电压过大时则易产生气孔等缺陷。合理的电压选择以焊道两侧无夹角，中间无高的凸起为宜，且随填充层数增加，坡口宽度增加，电压应递增。根据以上对各种焊接工艺参数的分析，并经过多次试验，本文以管壁厚为17.5mm的X80钢管的焊接工艺进行研究分析。

2X80钢管现场焊接要求

X80管线钢主要应用于高压、大口径、长距离的管道输送工程中，由于强度级别较高，应用的管径和壁厚较大，现场焊接施工过程中不可避免地会受到装配应力、焊接材料扩散氢含量及焊前预热温度等因素的影响，而产生冷裂纹。用斜Y型坡口焊接裂纹试验法和插销冷裂纹试验法，采用ER70S-G实心焊丝、CO2气体保护焊。进行X80管线钢根焊的焊接时，接头的冷裂敏感性小，且随着预热温度的提高，X80钢抗冷裂性提高。但在承受较大的拉伸应力的情况下，将在焊缝或HAZ发生氢致裂纹失效断裂。因此，X80钢管进行现场焊接时，应采取必要的施工措施，以避免焊口处承受较大的拉伸应力，防止发生氢致裂纹失效断裂。

施工措施包括:（1）焊前预热。X80钢管根焊前预热温度应不低于1000C；（2）管口组对。管口组对的对口间隙为Omm，最大间隙不超过0.5mm。管口错边应均匀地分布在钢管圆周上，且最大错边量不超过lmm；（3）钢管支撑。钢管支撑应稳定可靠，避免钢管悬空。

3管道自动焊焊接工艺研究

3.1根焊焊接工艺技术特点分析

根焊的主要任务是快速完成环焊缝的第一层焊道，并保证焊缝的内部成型质量，不产生裂纹、内咬边、未熔合、未焊透、内凹和内余高超标等缺陷。因此，焊接材料的选择主要考虑工艺性能优良、具有一定的抗冷裂性等，而对强度和韧性的指标方面不做具体的要求。根焊技术是从钢管内部完成根焊道的焊接，焊接效率很高，劳动强度低，但对坡口尺寸和管口组对要求严格。目前，我国管道焊接施工广泛采用的焊接工艺主要有:根焊，单炬外焊机热焊，双炬外焊机填充、盖面的气保护实心焊丝自动焊组合工艺；根焊，单炬外焊机热焊、填充、盖面的气保护药芯焊丝自动焊组合工艺；和根焊，自保护药芯焊丝填充、盖面的半自动焊组合工艺3种类型。

图1坡口形式

3.2根焊工艺的工程案例

（1）适用钢管。API5LX80；

（2）焊接材料。根焊焊丝型号：ER70S-G，Φ0.9mm，标准号：AWSA5.18。填充焊丝型号：E81T8-Ni2J，Φ2.0mm，标准号：AWSA5.29。盖面焊丝型号：E81T8-Ni2J，Φ2.0mm，标准号：AWSA5.29。

（3）接头设计。接头形式：对接。坡口形式：如图1所示。钝边：1.6mm。对口间隙：0～0.5mm。余高：0～2mm。每层焊缝金属厚度：约3mm。盖面焊缝宽：两侧比外表面坡口宽0.5mm～2.0mm。推荐的焊接层数：见表1。

（9）施工措施.清理工具：动力角向砂轮机及钢丝刷。层间清理：焊道表面清理干净后进行下一焊道的焊接。焊接接头打磨：用动力角向砂轮机打磨焊接接头。焊缝表面处理：焊接完成后，应清除焊缝表面熔渣、飞溅和其它污物。焊缝余高超高：应打磨至0～2mm范围，应与母材圆滑过渡，且不应伤及母材。撤离：填充1完成后才能撤离。

（10）施焊环境。温度：≥5℃。湿度：≤90%RH。风速：风速小于8m/s。补充说明：当施焊环境条件不符合本要求时，应采取有效的防护措施（例如，增加防风棚等），否则严禁施焊。

参考文献：

[1]王少锋,胡建春.大口径长输管道CRC全自动焊接工艺研究[J].压力容器,2013,08:75-79.

[2]於朋,王少锋,胡松青.长输管道全自动焊接工艺技术研究[J/OL].青岛大学学报(工程技术版),2014(01).

[3]毛静丽,王虎,刘智.全自动焊接技术在海底管道工程中的应用分析[J].石油工业技术监督,2015,11:6-11.