浅谈长输管道向下焊焊接施工技术

浅谈 长输管道向下焊焊接施工技术

梁立厂

中铁十八局集团建筑安装工程有限公司

【摘要】随着国内长输管道的高速建设，管道下向焊技术已经广泛用于石油、天然气等大管径的应用，本文通过靖西线工程焊接技术的应用，浅谈向下焊的焊接工艺。

关键词：向下焊焊条、焊丝、焊接工艺、质量通病

1.工程概况

靖西一二线与靖西三线联络线工程（延安压气站－志丹压气站段），本工程起点位于延安市宝塔区延安压气站，途经延安市宝塔区、安塞区、志丹县，终点位于延安市志丹保安镇志丹压气站，线路全长约80km，本标段位于延安市志丹县境内，线路总长度22.23km，管道规格为φ914×12.7mm，材质为L485M，设计压力8.0MPa，设计年输气量40亿方，全线采用三层 PE 高温型防腐层。

2.焊接设备选型及管理

焊机选用下向焊专用焊机，焊接设备性能应能满足焊接工艺的需要。根据本工程地质条件、现场实际情况，选用熊谷D7-500半自动焊机进行填充和盖面焊，选用熊谷ZX7-400直流逆变焊机进行根焊。

3.焊接材料

3.1焊材采购回来入库时，材料负责人应会同技术人员按要求对其进行检查，应对焊材产品合格证和同批号的质量证明书进行确认，检查验收合格后分类登记，建立验收台帐，本工程所用焊条焊丝型号为：

（1）型号为AWS E6010奥地利伯乐焊条，焊材直径φ3.2mm φ4.0mm。

（2）型号为E71T8-Ni1J美国赫伯特焊丝，焊丝直径φ2.0mm

3.2焊接材料检查要点

（1）焊接材料应有质量证明书、合格证等质量证明文件，由于本工程焊材属于进口材料还应有商检证明。焊材存放应做到防潮、防雨、防油侵蚀，分规格放置在通风、干燥的地方，为防受潮变质，要求库房相对湿度≤60%。

（2）在保管和搬运时避免损害焊接材料及包装。做好发放及回收记录、气象记录、烘烤记录。

（3）现场焊条随用随取，若发现焊条药皮有脱落、裂纹、偏心等缺陷，不得用于焊接。

4.焊接人员

4.1所有施焊的焊工必须持有有效的国家质量技术监督检部门颁发的压力容器焊工合格证书；培训机构颁发的《培训证》，及取得业主和监理颁发的《上岗证》，做到“三证”齐全。

4.2焊工施焊的方法、焊接位置、有效期等均应与本人考试合格证相符。

5.焊接环境

在下列任何一种环境中，如未采取有效防护措施不得进行焊接：

5.1雨雪环境。相对湿度大于90%。

5.2电弧焊焊接时，风速大于8m/s。

6.长输管道焊接主要施工工艺

6.1工艺参数

表2 焊接工艺参数表

6.2管道组对

（1）焊件组对前应将坡口及其内、外侧表面不小于15－25mm范围内的油、漆、垢、绣、毛刺等清除干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷。对口要求严格按照焊接工艺规程执行，特别是严格控制对口间隙。对于在坡口加工过程中出现的钝边过薄处的坡口，对口时尽量使其处于3点、9点位置。

（2）采用外对口器对口，相邻两管子的螺旋焊缝或直焊缝错开距离要大于或等于100mm，相邻两环焊缝距离不应小于管子外径。为了防止焊缝出现裂纹及减少内应力，不得采用任何方式的强行组对。

6.3管道预热

（1）根据规范要求及焊接工艺规程进行预热。管口预热采用GZP-50/2.5F型中频加热器，以保证管口加热均匀，在复杂的地形可进行火焰加热，预热宽度为坡口两侧各70mm左右，加热温度为100℃左右。预热完成后立即进行根焊道的焊接。

6.4管道根焊

（1）根焊前检查预热温度，温度要求高于工艺规程5℃—10℃，采用2名焊工同时施焊，为保证根焊焊道有足够的强度，避免过薄的根焊道产生焊接裂纹。

（2）根焊每根焊条焊完后，要求采用δ4—6mm砂轮片打磨接头，避免接头出现内凹或烧穿。

（3）根焊时要求采用短弧焊接，为保证根焊充分焊透，焊接时要求焊工将焊条轻轻压于坡口之上，电弧在管口内部燃烧，以保证获得足够厚度的根焊焊道。

（4）使用外对口器根焊时，拆除对口器时要求根焊道的焊接完成比例不得小于50%的整个焊道，且呈对称分布。

6.5管道填充焊

（1）采用2名焊工施焊，以保持层间温度。

（2）所有接头，用δ=6mm砂轮片进行修磨，所有焊道表面先用动力钢丝刷清理层间的渣，凸形焊道表面用δ=6mm动力角磨机清除，控制层间间隔时间在5min内，以保持层间温度。

（3）在进行后续焊道焊接前，前层焊道要求平滑过渡，避免凹凸不平的焊道表面密集气孔的出现。

（4）为保证焊接效率，填充焊要求使用尽可能高的送丝速度，对于焊接电压的选择，以不出现焊接气孔为原则，选用尽可能高的焊接电压，保证焊道的表面质量，因为焊接电压高有助于获得外观平整的焊道外观，减小清渣工作量。

（5）为保证填充焊焊接质量，关键是采用小的后拖焊接角度，在平焊位置，采用0°后拖角或采用推焊技术，以获得薄的焊道层厚度，保证平焊位置的机械性。在仰焊位置，通常使用推焊技术，以保证消除凸型焊道。

6.6管道盖面焊

（1）盖面焊焊接之前，要求将填充焊焊道打磨表面平整，不得有过于凹凸不平的焊道表面存在，在盖面焊之前，在管道立焊位置要求所留的坡口余量在2.0—3.0mm之间，避免焊接余高超高或在立焊位置盖面层焊道表面低于母材。

（2）对于盖面焊尽可能选低的焊接电压，避免焊接气孔的出现。

（3）在平焊位置和仰焊位置，适当增加焊接摆宽，以避免焊缝余高超高。

6.7管道外观检查及修补

（1）清理完毕后迅速检查焊缝的外观质量，若缺陷超标，趁焊口温度未降，及时修补。

7.焊接质量通病及预防措施

7.1焊接密集气孔

1. 产生的原因:

①管道组对间隙过小,容易产生气孔。

②盖面焊时,熔池过热,吸覆周边大量的空气，产生气孔。

③盖面焊时,对于半自动自保护焊，焊条摆动的控制极为重要，过宽的焊接摆动，将造成焊接熔池保护不良产生的气孔。

④在有雾或雨雪焊接,对管道表面清理不干净，焊条受潮产生的气孔。

（2）预防措施:

①管道组对时，严格执行焊接工艺评定,防止对口间隙过小。

②盖面焊时,电流不能太大,采用小电流,短电弧,避免过热现象，防止表面气孔。

③焊接时,采用合适的摆动方式,否则将熔池超前,易造成焊丝粘在焊道上,对脱氧不利,容易产生气孔,

④焊接前坡口两侧清理打磨干净；焊条在使用过程中,应存放在保温桶,随用随取,以免受潮。

7.2内凹缺陷

（1）产生的原因:

①根焊时,焊条未能及时送入坡口根部。

②焊接时，电流过大，在仰点位置运弧过慢。

③对口间隙过大，钝边过厚。

（2）预防措施:

①焊口时，保证管底有一定的高度，焊工在管底仰点使焊条能够顺利送到坡口根部。

②根焊时，焊接电流不易过大，在仰点焊接时运条要适中，也可防止未熔合产生。

③管道组对时严格执行焊接工艺评定,确保组对间隙、钝边符合工艺要求。

8.结束语

随着社会技术的进步，长输管道的焊接技术不断地在提高，根据我公司目前所掌握的长输管道焊接技术，以及施工人员技术水平来看，立向下焊结合半自动焊焊接工艺，工作效率高，施工成本低，不仅能提高焊接速度，而且探伤合格率达到95%以上，适用于长输管道工程。随着国内焊接技术在施工中的不断积累，施工工艺的不断改进，立向下焊技术会越来越完善，应用前景将更加广泛。