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城市管网管道焊接新工艺

2020-06-17 10:12 作者:熊谷焊机  | 我要投稿

随着我国油气工业的快速发展,我国油气长输管道建设高峰期已经到来。长输油气管道越来越向大口径、高压力输送方向发展。而管道施工建设过程中应用的长输管道下向焊技术自 20 世纪 60 年代引进我国以来,经过几十年的发展,目前已具有成熟的手工纤维素下向焊技术和药芯半自动下向焊技术,并且往全自动化焊方向发展。

熊谷公司通过反复试验和在工程中的实际应用,分析不同工艺参数及操作手法对焊接质量的影响,制定了合理的焊接工艺匹配参数,并确定了恰当的焊接操作手法,这一组合焊接工艺焊接速度快,力学性能好,环境适应能力强(抗风能力强),便于野外施工和流水作业,适用于油气管道、自来水管、城市热力管网、城市污水管道等对质量要求高的管道的焊接 ,也让城市管网管道焊接有了新的工艺选择。

一、 纤维素下向焊的技术优势

纤维素下向焊工艺是目前X65钢级以下管线施工中被广泛使用的一种焊接方法。其焊接特点是,在管道水平放置固定不动的情况下,焊接热源从顶部中心开始垂直向下焊接,一直到底部中心。其焊接部位的先后顺序是:平焊、立平焊、立焊、仰立焊、仰焊。下向焊焊接工艺采用纤维素下向焊焊条,该焊条以其独特的药皮配方设计,传统的由下向上施焊方法与之是无法比拟的。下向焊纤维素焊条具有优异的填充间隙性能,对管子的对口间隙不苛刻,焊缝背面成型好,易于获得高质量的焊缝,特别适用于打底焊焊接。

一、纤维素下向焊的特点:

1、 焊接速度快,生产效率高:该种焊条铁水浓度低,不淌渣,比低氢碱性焊条由下向上施焊快 2-3 倍。

2 、焊接质量好:焊缝的根部成型饱满,电弧吹力大,穿透均匀,焊道背面成型美观,热影响区小,抗风能力强,焊接一次合格率可达 97%以上,适于野外作业。

3 、减少焊接材料的消耗:相比传统的向上焊接方法焊条消耗量减少20-30%。

 4 、力学性能好:和传统的 ER50-6(俗称 J50)氩弧焊丝具有同样的屈服、抗拉、延伸率和低温冲击参数。

20 世纪 90 年代以来,自保护药芯焊丝半自动焊接技术逐渐在我国的油气长输管道建设中应用发展起来,由于半自动焊具有生产效率高、焊接质量好、经济性好、易于掌握等优点,成为目前较为先进的长输管道焊接技术。药芯焊丝自保护下向焊自动化程度高,焊接质量好,焊材利用充分,焊接熔敷量大,比手弧焊焊道少,熔化速度比纤维素手工下向焊提高 15% - 20%。焊渣薄,脱渣容易,减少了层间清渣时间。其焊接设备具有通用性且工程所需焊机和辅助工装数量少,既可用于半自动焊,也可用于手弧焊或其他焊接方法的焊接,设备综合成本低。因而药芯焊丝自保护焊作为一项先进的施工技术,在大口径长输管道的焊接中得到迅速推广,随着国家城市建设的扩容,对大口径自来水管、城市热力管网、城市污水管道的建设需求增大,对管输安全、焊接质量和效率都提出了更高要求,作为一种在油气管道应用的一种成熟的焊接技术,可以在这一领域进行大面积推广应用,在兰州白银、廊坊城市供热、包头城市供热等管道 建设得以应用。

二、药芯焊丝自保护半自动焊技术的优势

药芯焊丝技术在各种位置的焊接能广泛适用,其连续性适于自动化过程生产,本文以施工中某型号钢管焊接为例,介绍其主要优点如下:

1、焊接质量好

由于在焊接接头处经常容易发生焊接缺陷,尤其是同等管径的钢管手工下向焊接头数比半自动焊接头数多,采用半自动焊降低了缺陷的产生机率。通常应用的自保护焊丝属低氢金属焊丝,由此可知,半自动焊可降低焊缝中的氢含量。同时,半自动焊热输入高,可降低焊缝冷却速度,有助于氢的逸出、减少和防止出现冷裂纹。

2、焊接效率高

药芯焊丝把断续的焊接过程变为连续的生产方式,半自动焊熔敷量大,比手工焊焊道少,熔化速度比纤维素手工下向焊提高 20% -30%。焊渣薄,脱渣容易,减少了层间清渣时间。

3、焊接综合成本低

半自动焊接设备具有通用性,可用于半自动焊,也可用于手弧焊或其它焊接方法的焊接。以焊接厚度为 8.7 mm 钢管为例,手工焊至少需 3 组焊工完成,半自动焊只需 2 组焊工,至少可减少 2 名焊工,也相应减少了焊机数量和辅助工装数量。同时,药芯焊丝有效利用率高,焊接坡口小,既节省了填充金属使用量,又提高了焊接速度,综合成本仅是手弧焊的一半。

 4、适应性强

药芯焊丝自保护焊是依赖药芯燃烧分解出的气体及熔渣保护熔池和焊缝金属的电弧焊方法,无须外加保护气体,抗风性好,适应于野外作业环境,而且药芯焊丝对保管、使用要求较低,焊机和送丝机可合为一体, 且体积小和重量轻,辅助设备少,工程适应能力大大提高。

三、工艺参数的匹配及操作要点

工艺参数匹配:

焊接电流:当其他参数一定时,焊接电流与送丝速度成正比。当焊接电流过小时,飞溅大,易出现熔合不良、夹渣等缺陷;当焊接电流过大时,易产生表面凹陷,焊缝成型差且易顶丝。

电弧电压:在一定的焊接电流下,当电弧电压过小时,将产生较大飞溅,熔合不良,铁水不易成型,出现劈啪声和顶丝现象,而电弧电压过大,会出现表面气孔,送丝不匀,成型不良等现象。

焊丝干伸长:当焊丝伸出长度过大时,熔深变浅,常出现焊不透等现象,而当焊丝伸出长度过小且长时间焊接,飞溅物易于粘附在喷嘴上,损坏导电喷嘴,进而扰乱焊丝的正常送进,影响送丝速度,最终导致质量缺陷。

由于工艺参数对焊缝质量影响大且每一参数之间又相互作用,因而参数选配非常重要。参数是否匹配会直接影响到电弧的稳定,熔池的形状、熔合的好坏、铁水的成型及飞溅的大小,最终影响焊缝质量。因此为了保证药芯焊丝自保护焊的焊接质量,需要选用合理的焊接参数。

操作要点 : 

焊速:填充焊操作时,在形成熔池后,要求保持一定的焊接速度,快速稳步均匀的左右小幅摆动,带动熔池有节奏的下拉行走,并且要按溶池的大小及铁水的高度来决定步伐的快慢。在焊接过程中,焊丝不可脱离熔池先行,必须带动熔池一起行走,否则会出现顶丝、跳丝、熔合不良现象。焊到立焊位时,喷嘴角度稍有上倾,行走速度适当加快以防止铁水超前。

摆动频率及幅度:焊下爬坡位时,熔池变小,熔深变大,因此焊丝左右摆动幅度要加大,中间过度要快且两边要有适当的停留时间,以保证坡口两侧铁水与母材良好的熔合,否则两侧会出现较深的夹沟和中间铁水过高等不良现象。

接头处理:接头处,在弧坑前引燃电弧后应迅速将电弧拉到弧坑,当熔池形成,立即左右摆动填满弧坑,动作要快,干净利索。对大口径管,可焊至下爬坡 4.5-5 点位置停弧时,再重新调整参数并剪去焊丝端部氧化部分后,方可继续至 6 点位置熄弧,要求接头时动作要稳、准、快,不得有高低不平、错位、脱节等现象。 

通过近20年纤维素下向焊打底+药芯焊丝自保护下向焊填充盖面焊接工艺在各种大中型项目中的推广应用,证明了其工艺特点具有焊接质量好、生产效率高、工程适应能力强等特点。尤其适合大口径管道的建设。在通过选用合理的焊接参数,如焊接电流、电弧电压、焊丝伸出长度等,掌握正确的操作手法,同时做好焊前准备、组对、层间清渣、设备计量、工序控制等方面的工作,来确保焊接质量。目前,工程施工正向提高设备性能、淡化操作技能的方向发展,焊接技术正向优质、低耗、高效、清洁、热影响区窄、接头变形小、操作灵活的方向发展,纤维素下向焊打底+药芯焊丝自保护下向焊填充盖面焊接工艺正是顺应了这一发展方向,并会更好地服务于国内大口径管道的建设和其他经济建设领域。

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