管道全自动焊接技术及工艺研究论文_舒逢威

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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 17.5 mm 的 X80 钢管的焊接工艺进行研究分析。

2 X80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.

论文作者:舒逢威

论文发表刊物:《基层建设》2017年第12期

论文发表时间:2017/8/18

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