摘要：介绍了管道”下向焊”焊接工艺的特点，详细论述了“下向焊”根焊道、热焊道、填充焊道、盖面焊的操作技术和质量控制要点，以及“下向焊”缺陷的防治与焊口质量检测要求。同时，指出在城市管道网施工中推广应用“下向焊”焊接工艺的不利因素。“下向焊”采用小间隙、大钝边、小坡口角度的工艺参数，可使用大直径焊条焊接，与“上向焊”相比较具有操作难度小、焊接速度快、节约焊材、减少焊接应力集中等特点，特别适用于大口径、长距离的野外管道施工，有着广阔的发展前景。
关键词：下向焊技术；城市；燃气管网
随着城市建设的不断扩大，燃气事业不断发展，天然气凭借其清洁、高效的优点，越来越广泛地应用于居民生活、工商业及相关领域。近年来，用气量不断增加、用气区域不断扩大，燃气管网也需要不断延伸。
1.下向焊焊接材料及焊接设备的选择
1.1焊接材料的选择
通常采用螺旋缝双面埋弧焊焊接钢管。经过比较多种焊条的工艺特性，决定采用E6010纤维素焊条。纤维素焊条下向焊，电弧熔深大，穿透力强，根部打底焊单面焊双面成形好，气孔敏感性小，操作难度小，焊缝内外质量高，焊工易掌握。纤维素下向焊焊条药皮中含有质量分数为30% ～ 50%的有机物（木粉、淀粉、酚醛树脂粉、微量纤维等） ，这些有机物具有较强的造气功能，在焊接高温作用下，分解并释放出大量的保护气体，使熔池不易接触到空气中的氧气而产生氧化物。纤维素焊条的焊渣少，电弧吹力大，可以防止熔液向下流淌，具有较大的焊透能力。一般情况下，纤维素焊条有较强的抗锈能力和抗潮性，只要包装良好，焊接前一般不需要烘干。
1.2 焊接设备的选择
管道焊接采用纤维素焊条下向焊工艺，纤维素焊条下向焊引弧压比普通焊条上向焊要高。因此，对电焊机也有一些特殊要求。一般的手工电弧焊机很难满足焊接工艺要求，尤其是小电流纤维素下向焊条打底焊时，易出现断弧、熄弧粘条以及电弧不稳定等。基于以上条件考虑，焊接设备选用美国某公司生产的焊机。这种焊机引弧能力强，焊接过程稳定，容易保证焊接质量，而且操作简单不受使用地域的限制，焊接工人也容易掌握，特别适合野外焊接使用，并且便于维修。
2.下向焊焊接的优越性
①由于相同壁厚的钢管，下向焊时采用的焊条直径、焊接电流和焊接速度均比上向焊要大得多，而焊缝宽度和余高则比上向焊要小，因此，焊接生产效率比上向焊提高30%以上。②对于相同壁厚的管口，下向焊的组焊间隙比上向焊要小1～2 mm，因此，下向焊焊条用量比上向焊减少10%～20%。③由于下向焊的操作难度比上向焊小，且每层焊道的厚度比上向焊薄，因此，下向焊焊缝焊接缺陷少，一般不易产生较大的焊接缺陷。经过统计，此类工程无损检测一次合格率达到90%以上。因其焊接缝隙小，焊接速度快，合格率高，使得与传统上向焊工艺相比，生产效率提高，焊接质量好; 焊接材料浪费减少，节能增效; 焊缝成形饱满美观; 抗风能力强，适用于野外作业。其最终效果体现在加快了施工速度，提高了工程质量，使该工程提前竣工。
3.下向焊操作方法
3.1根焊
根焊是整个管接头焊接质量的关键。操作时，要求焊工必须正确掌握运条角度和运条方法，并保持均匀的运条速度。施焊时，一名焊工先从管接头的12点往前10mm处引弧，采用短弧焊作直线运条，也可有较小摆动，但动作要小，速度要快，要求均匀平稳，做到“听、看、送”的统一，即既要“听”到电弧击穿钢管的“扑扑”声，又要“看”到熔孔的大小，观察判断出熔池的温度，还要准确地将铁水“送”至坡口根部。熄弧时，应在熔池下方做一个熔孔，应比正常焊接时的熔孔大些，然后还要迅速用角磨机将收弧处打磨成15~20mm的缓坡，以利于再次引弧。要求在根焊时，在根焊焊接超过50%后，撤掉外对口器，但对口支座或吊架应至少在根焊完成后撤离。
3.2热焊
热焊与根焊时间间隔应小于5min，目的是使焊缝保持较高温度，以提高焊缝力学性能，防止裂纹产生。热焊的速度要快，运条角度也不可过大，以避免根部焊缝烧穿。
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3.3填充焊
第三、四遍焊接为填充焊，具体工作中，可根据填充高度的不同，适当加大焊接电流，稍做横向或反月牙摆动。同热焊一样，焊前须用角磨机对上一层焊缝进行打磨，避免因清渣不干净造成夹渣等缺陷。另外，合理掌握焊条角度、控制相应弧长也是防止缺陷产生的主要前提。
3.4盖面焊
盖面焊前的清渣及打磨处理应有利于盖面层的焊接，通过焊条的适当摆动，可将坡口两侧扭盖，克服坡口未填满及咬边等缺陷，通常援盖宽度按相关规范及工艺执行。两名焊工收弧时应相互配合，一人须焊过6点位置5~10mm后熄弧。
在上述各层焊缝施焊中，应注意焊接接头不能重益，应彼此错开20~30mm，用角磨机对各层焊缝进行清理，清理的结果应能有利于下道焊缝施焊的焊接质童。
4.焊接环境
因该工程施工跨度较大，焊接环境也随季节的不同变化较大，所以，要求在雨、雪天气;风速超过8m/s或出现扬沙天气;相对湿度超过90%：环境温度低于-5℃时，采取有效措施后方可施焊。
5.下向焊焊接缺陷的原因与控制措施
下向焊焊接存在的缺陷主要有： 夹渣、气孔、内凹、裂纹等缺陷。
5.1焊接缺陷产生原因
①夹渣产生原因： 打底焊接后清根不彻底，致使在快速热焊时，未能使根部熔渣完全溢出; 打底焊清根的方法不当，使根部焊到两侧沟槽过深，使熔渣来不及溢出而形成夹渣。②气孔产生原因： 根部间隙过小; 盖面焊接时，焊条摆动浮动过大; 焊条长时间暴露在空气中。③内凹产生原因： 对口间隙过大; 焊接电流过大。④裂纹产生原因： 当施工地段起伏较大时，土墩未及时垫到位，使管子处在受力状态，或者是在焊接过程中，过早松开或撤离对口器，致使熔池中的铁水来不及凝固好，则在焊接收弧处容易产生裂纹。
5.2焊接缺陷的控制措施
焊前准备要求
（1）组对前应将坡口及其内外侧表面不小于25mm区域范围内的油、漆、垢、锈和毛刺等杂物采用电动钢丝刷清理干净，且不得有裂纹、夹层等缺陷，并呈现金属光泽。（2）组对前要对坡口进行修磨，使坡口角度及钝边等符合设计参数和焊接工艺要求。（3）焊接施工前应用砂轮机将钢管两端15mm内的螺旋焊缝磨成缓坡，以保证该处焊道熔合良好。（4）管道组对尺寸要符合焊接工艺要求。
根据工程用的管材和焊材要求，对每项工程要编写好焊接工艺操作规程，并要求焊工严格按焊接工艺规程要求进行焊接操作。做好焊材的保护工作，焊条在运输存放中严禁摔、磕、碰等，确保焊材的完好性。加强焊工理论学习，提高焊接技术水平。
6.焊接成果鉴定
管道下向焊技术，成功地用于了城市天然气管道的焊接，获得了良好的焊接质量，保证了施工进度。焊缝超声波探伤一次合格率100%，X射线抽查一次合格率也在95%以上。焊接接头的机械性能试验表明，接头抗拉强度平均为440MaP，焊缝经刻槽锤断、弯曲180轼验均未发现任何缺陷。受到业主、武汉市质量监督站及武汉市技术质量监督局的好评，取得了良好的经济效益和社会效益。
7.结语
管道下向焊技术操作难度较上向焊小，每层焊道厚度一般为2mm左右，故焊缝缺陷少，不容易产生尺寸较大的焊接缺陷，下向焊采用小间隙、大钝边、小坡口角度的工艺参数，焊缝宽度比上向焊窄，不仅节约了焊材，同时也减少了焊接应力集中。下向焊可使用大直径焊条快速焊接，提高施工效率。特别适用于大直径、远距离野外各类管道的施工。下向焊优点突出，有着广阔的发展前景。
参考文献
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论文作者:杨祥兴
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/8
标签：焊条论文; 缺陷论文; 管道论文; 焊工论文; 上向论文; 纤维素论文; 熔池论文; 《基层建设》2017年第23期论文;