浅谈长输管道RMD+FCAW焊接技术

浅谈长输管道RMD+FCAW焊接技术

邓瑞星

安阳鑫源安装有限公司

摘要：本文根据现场焊接实践，阐述了RMD根焊和FCAW热焊、填充、盖面的焊接原理、焊接工艺、焊接常见缺陷及消缺措施、现场应用实例等。通过对导电嘴及喷嘴的改进，方便了工艺操作，为实现良好的工艺特性打下了坚实的基础。

关键词：长输管道；RMD根焊；FCAW半自动焊；焊接技术

1焊接工艺原理及特点

1.1RMD气体保护半自动焊接技术

RMD气体保护半自动焊接技术（保护气体为20%的CO2和80%的Ar混合气体，其中CO2的纯度超过99.5%，Ar的纯度超过99.96%），是GMAW（熔化极气体保护焊）的一种，是基于美国米勒公司的PipePro450RFC电源和相匹配送丝机的一种单面焊双面成型根焊方法，是由软件控制、对短路过渡作出精确控制的一种技术。焊接过程中，RMD软件程序通过对焊丝短路过程的检测，调整、控制短路过程，形成适宜的电流波形，控制多余的电弧热量，提高电弧推力，在根部产生高质量的熔深，即在焊接的各个阶段均自动优化为最佳的电弧特性。

与其它根焊技术相比，RMD气体保护半自动焊具有以下优点：

（1）对焊缝组对要求低，对错边和间隙不均不敏感，节省组对时间。

（2）飞溅小，根焊焊道较厚，有效避免热焊时的烧穿现象。

（3）管道根焊时，全位置焊接无需调整焊接规范（焊接电流、电压等）。

（4）焊接速度快。

（5）热影响区较小，降低焊接热输入5%-20%，焊接变形小。

（6）熔合性能好，焊缝成形好，能有效防止未融合现象。

1.2FCAW（自保护药芯焊丝）半自动焊接技术

FCAW半自动焊接是通过焊丝芯部药粉中的造渣剂、造气剂在电弧高温作用下产生气、渣对熔滴和熔池进行保护。与手工电弧焊相比，FCAW半自动焊具有以下优点：

（1）焊丝为连续送进，焊缝接头少，可大大减小焊接缺陷产生的可能。

（2）熔敷速度快且节省了更换焊条的时间，提高了焊接质量和焊接效率。

（3）抗风能力强，保护效果好。野外作业时，在风速小于10m/s的情况下不需要采取其它防护措施。

（4）焊层较薄，脱渣性好。使用电动钢丝轮稍微清理，可以大大减少清渣时间。

（5）焊接工艺性能好，抗气孔能力强，焊缝外观及内部成型好。

2焊接工艺及操作要点

2.1焊前准备

（1）焊材

根据工程材料选用焊材

（2）坡口形式

根据管材壁厚来来参考，其坡口为带钝边的V型坡口，现场连头处的坡口使用专用管道坡口机现场冷切割加工，坡口形式。

管口组对前，使用钢丝刷将坡口表面及两侧20mm范围内的内外壁上的铁锈、油污、水分及氧化皮等清理干净，直至露出金属光泽，以减少焊接过程中缺陷的产生。

（3）管口组对

一般线路焊接，使用管道内对口器进行管口组对；地势起伏较大地段及连头口，使用外对口器进行管口组对。组对间隙控制在2.5±0.5mm，错边量控制在≤1.6mm，且应沿圆周方向均匀分布。两管口螺旋焊缝或直缝间距应错开100mm以上，且将管口50mm范围内焊缝余高打磨至圆滑过渡。

（4）焊前预热

管口组对完成后、根焊前，应使用环形火焰加热器，将其两侧100mm范围内加热到100℃～150℃，使用红外线测温仪进行测温并记录。

2.2焊接工艺参数

以管壁厚度为11mm的焊缝为例，其焊缝由4层组成（壁厚16mm的焊缝由5层组成，一般3、9点钟区域在盖面焊前补焊1层），根焊采用RMD气体保护半自动焊，热焊、填充及盖面焊均采用自保护药芯焊丝半自动焊。

（1）焊工

每层焊接时，应有两名焊工同时对称焊，两名焊工的焊接速度应基本一致，在“百口磨合”期间试验组配好。

（2）RMD根焊

根焊焊道的厚度应尽量厚些（一般为3～4mm），可减少热焊时烧穿的可能。引弧时，焊丝干伸长控制在5mm左右，与工件间应保持一定的距离。在坡口的一侧，采用撞击引弧，防止产生气孔。平位、立位、仰位焊接时焊枪与焊接方向的夹角分别约为70°～80°、85°～90°、80°～90°。接头时，将待焊接头处用磨光机打磨成斜面（楔形），在斜面顶部10mm处引弧；引燃电弧后，将电弧移至斜面底部进行接头。焊接结束前，在弧坑已填满、电弧已熄灭的情况下，使焊枪在弧坑处停留几秒钟后移开，保证熔池凝固时得到可靠的保护。

（3）热焊、填充焊

热焊与根焊的间隔时间不宜超过5min，以保证层间温度不低于50℃。

①引弧。引弧点在顶部0点位置，起弧点与根焊接头错开10～20mm，以避免焊道重叠产生缺陷。接头时，在收弧弧坑焊接方向反方向5～10mm引燃电弧。

②运弧。引弧后做锯齿形摆动。焊丝摆动至坡口两侧时稍做停留，以保证坡口两侧熔合良好。立焊时焊速要快，防止焊速过慢造成铁液下淌。当焊接到仰脸位5～6点位时，焊枪角度为70°～80°，采用U形挑弧摆动焊接法，可适当增加焊丝的干伸，以降低焊接电流强度，利于控制熔池温度及形状。最后一遍填充焊的厚度以低于母材表面1.0mm为宜；在两侧3点和9点立焊时因熔敷金属受重力作用下淌易造成两侧焊缝焊层较薄，需进行补焊即立填焊。每层填充焊后，使用特制高强度硬钢丝刷抛光轮（必要时可使用角向磨光机）将焊缝表面的熔渣、飞溅及表面缺陷清理干净，将焊道打磨成两边稍高、中心略低的U形，可有效防止夹渣等缺陷的产生。

③收弧。松开焊枪开关熄灭电弧，后半周与前半周扣头收弧时将弧坑填满再熄弧。

（4）盖面焊

盖面焊时采用锯齿形摆动电弧，以使坡口两侧母材充分熔化，焊缝宽度以坡口每侧熔化1.5～2mm为宜。其引弧、运弧和收弧过程同热焊、填充焊。控制母材两侧停留时间，减少焊缝表面咬边缺陷，以确保焊缝顺直、美观。

（5）焊接环境：环境温度不低于-5℃，空气相对湿度不超过90%，RMD根焊时风速≤2m/s、FCAW焊接时风速≤10m/s。否则，要采用有效的防护措施。

3焊接过程常见问题及缺陷分析

（1）RMD焊接注意事项

①地线需单独接到管口处（焊道位置），且尽可能靠近焊接处。

②根据坡口尺寸和角度选择合适的喷嘴和导电嘴。

③焊接前需检查焊枪尾部的密封圈是否完好、以避免漏气造成气孔，检查送丝轮、送丝管与导电嘴是否磨损避免送丝不稳，同时各部位连接要牢固不得有松动。

④电弧电压不宜过高，否则在仰焊部位焊丝端头会起球。

（2）RMD根焊主要焊接缺陷的成因及消缺措施

①根部未熔合，成因：组对间隙过小、钝边过大或两者不均匀、焊接时焊接参数选用不合适等；措施：保证组对质量（组对间隙可适当放大0.5～1mm），选择合适的焊接参数，控制运条速度。

②气孔，成因：气体保护不好、气体纯度不够、焊接参数不合适等；措施：检查气体的纯度，控制运条的角度，严格控制焊接参数在规定范围内。

③底部内凹，成因：操作手法不当；措施：加强练习，选择合适的焊接参数。

（3）FCAW主要焊接缺陷的成因及预防

夹渣或气孔，成因：干伸过长、摆动方式不当和清根接头打磨不彻底。干伸过长将使焊丝熔化过快，降低电弧推力；填充、盖面焊时，一般采用直拉的运条方式，壁厚过大时可摆动；焊后清根及接头打磨应彻底，相邻两层的焊接接头点不得重叠，应错开20mm以上。

5结论

长输管道管线钢采用RMD根焊+FCAW（自保护药芯焊丝电弧焊）半自动焊热焊、填充、盖面的焊接技术，能在最大程度上发挥其焊接优点；通过对RMD根焊用的导电嘴及喷嘴的改进，缩短了干伸长度，焊接时气体保护效果较好，保证打底焊的焊接质量；同时也发挥自保护药芯焊丝半自动焊焊接速度快、质量好的优点，在焊接效率、焊接质量和整体成本投入等方面都具有其无可比拟的优势。

因此，RMD根焊+FCAW（自保护药芯焊丝）热焊、填充、盖面的全半自动焊接技术，在今后的高强钢管道现场焊接中将有广阔的推广、应用前景。