中石油长庆油田分公司第二采气厂 陕西 榆林 719000
摘要：易燃易爆的特殊性质加之生产连续性强的特点对对油气管道的要求比较高。以往用手工电弧焊焊接管道，管子内部易出现缺陷，易留下焊渣等杂质，虽然及时吹扫但也不能满足工艺要求。而由于手工TIG焊对熔池的保护及可见性好，熔池温度容易控制，氩气不与金属发生反应，也不溶于金属，焊接过程基本上是金属融化与结晶的简单过程，因此能获得纯净及质量高的焊缝，适于多种位置的焊接，能有效提升油气管道的施工质量。基于此，本文对油气承压管道焊接中用到的TIG焊接技术进行了简单介绍，然后就TIG焊剂技术的实际施工流程进行了全面阐述，希望可以对相关工作起到一定参考作用。
关键词：TIG焊；油气承压管道；
石油管线焊接工程和其他焊接工程从性质上说来是基本相同的，但是从管道结构上来说还是存在一定区别。比较起来，石油承压管线和普通的网架结构、梁架结构明显不同，其需要受到来自外部和内部的压力。因此，对于石油承压管线的致密性、强度和韧度等都具有较高的要求。而TIG焊接技术能够通过保护性气体对空气进行隔绝，能够有效保证管线焊接质量和焊缝的优质。
1.TIG焊接技术
TIG（Tungsten Inert Gas Weiding）焊是钨极惰性气体保护焊的英文简称，它是在惰性气体的保护下，利用钨电极与工件间产生的电弧热熔化母材和填充焊丝（如果使用填充焊丝）的一种焊接方法。焊接时保护气体从焊枪的喷嘴中连续喷出，在电弧周围形成气体保护层隔绝空气，以防止其对钨极、熔池及邻近热影响区的有害影响，从而可获得优质的焊缝。具体来说，TIG焊接技术具有以下多方面的优点：
1.1TIG焊的可焊金属多,氩气能有效隔绝焊接区域周围的空气,它不溶于金属，不和金属反应。TIG焊过程中电弧还有自动清除焊件表面氧化膜的作用。因此，可以成功的焊接其他方法不易焊接的易氧化，氮化，化学活泼性强的有色金属，不锈钢和各种合金。
1.2保护效果好，焊缝质量高。Ar是最稳定的惰性气体之一，它不与金属发生反应，也不溶于液态金属生成气孔，所以保护性能十分优良。焊接过程基本是金属熔化与结晶的简单过程，因此焊缝质量高。
1.3由于电弧受氩气流的压缩和冷却作用,焊接应力变形小，电弧热量集中，且氩弧的温度高，可保证焊缝根部焊透，接头热影响区小,焊件变形及裂纹倾向小。特别适用于焊接空淬倾向大的钢材。
1.4钨极电弧稳定，即使在很小的焊接电流（＜10A）下仍可稳定燃烧，特别适用于薄板，超薄板材料焊接。
1.5热源和填充焊丝可分别控制，因而热输入容易调节，可进行各种位置的焊接，也是实现单面焊双面盛开的理想方法。
1.6由于填充焊丝不通过电弧，故不会产生飞溅，焊缝成形美观。
1.7Ar是单原子气体，热容量小，导热效率低，热量消耗少，对电弧稳定燃烧十分有利，即使在小电流和长弧的条件下，电弧仍很稳定，操作方便，焊缝质量容易控制，适用于小径管子难焊位置的全位置焊接。
2油气承压管道的焊接
2.1管道焊口的TIG焊接技术
（1）焊接设备及器具：焊接电源、焊枪、供气系统、冷却系统及焊接控制系统等部分。
（2）电源：TIG焊接电源有交流和直流两种。交流电源用于焊接铝及其合金、镁及其合金。焊接碳钢、合金钢、钛及其合金、铜及其合金均采用直流电源。
（3）焊枪：TIG焊焊枪由喷嘴、钨极夹、导线、气管、水管、控制钮等组成，它起着夹持电极、传导电流、输送氩气及控制整机工作系统的作用，焊枪有自冷式和水冷式两种。
2.2焊接材料
钨极氩弧焊所用材料包括钨极、氩气及填充材料。
（1）钨极:常用钨极有铈钨极和钍钨极。
（2）Ar:Ar中或多或少地含有02、N2、CO2及水分等杂质，对Ar保护的效果有一定的影响。所焊金属材料化学性质愈活泼，影响愈大。焊接不同的金属，对Ar纯度的要求是不同的。
（3）填充材料:钨极氩弧焊用的填充材料有焊丝和可熔环两种：a氩弧焊焊丝:管道焊口打底焊推荐采用?2.5mm焊丝。对于管壁特别薄的小直径管子也有用?2.0mm焊丝的。b可熔环有蘑菇状及矩形两种。管道焊口打底焊时，装配于对口间隙中，经钨极电弧加热熔化与两侧坡口焊合在一起形成打底焊缝。
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2.3焊接工艺
要获得优质的打底焊缝，除应经常保持焊接设备处于正常状态及选用合适的焊接材料外，还需要采取合理的工艺，并由技术水平较高的合格焊工进行操作。
2.3.1挡风及清洁要求
氩弧焊接场所必须要有可靠的挡风措施，并防止管内穿堂风，以免影响保护效果。填充材料及管口内外侧10-15mm范围内的油、污、铁锈等杂物应清除干净，直至露出金属光泽。必要时，可用丙酮清洗。
2.3.2焊口内壁充氩保护
对低碳钢及低合金热强钢管道焊口进行氩弧焊打底时，管内可以不充氩保护；而对于高合金热强钢及奥氏体不锈钢管道焊口，则必须充氩保护。充氩有两种方式：一种是整条管道充满氩，适用于直径很小的管子，如不锈钢取样管。直径较大的管道通常采用可溶纸或安装活塞于焊口两侧管子内，形成一个小气室仅在气室内充氩。为防止氩从对口间隙中大量泄漏，焊前需在间隙中嵌入一圈石棉绳或粘上一圈胶带，焊接过程中随时将有碍施焊的部分扯去。打底焊结束时，迅速拔出氩气管并补好洞眼。作为气室壁的可溶纸在焊口热处理时被烧成灰烬，水压试验后随水排除。内壁充亚气流量随气室大小及漏气程度而变化，以达到既保护良好，又不致因流量太大而引起焊缝内凹为宜。
2.3.3坡口形式及尺寸
坡口形式尺寸及管端装配间隙对焊缝的质量及根部裂纹倾影响很大。常用坡口形式有v形、U形、双v形等，管端装配留有一定间隙。
2.3.4钨极端部形状
钨极端部形状对电弧稳定和焊缝成形都有很大影响，较为理想的形状是钨极末端磨成钝角或带有平顶的锥形。这样可以使电弧燃烧稳定，弧柱扩散减少，对焊件的加热集中。钨极端部不应磨得太尖，以免碰断造成焊缝夹钨缺陷。
2.3.5焊口装配点焊
管子焊口一般采取夹具装配，并在根部点焊固定。对水平焊口，直径≤60mm的管子可只在平焊位置点焊1处，长度约10—20mm；直径>159mm的管子，一般在平焊及立焊位置点焊3处，焊点长约30～50 mm。垂直焊口的定位焊点数与水平焊相同，点焊位置根据具体情况确定。所用焊丝、焊接工艺以及对焊工技术水平的要求均与正式焊接时相同。
2.3.6焊前预热
氩弧焊焊缝比较纯净，并且低氢，一般可以不预热，但是在冬季施工或厚壁管件焊接时若不预热，可能在打底焊缝上产生裂纹。可视直径或壁厚不同选定预热参数。
2.3.7始焊及停焊
始焊时需提前送氩，停焊时则需滞后断氩，以保护焊缝免受周围空气侵害。引弧要在坡口内进行。采取接触法引弧时，操作要稳、轻、快，防止钨极端部烧损碰断而产生夹钨现象。停焊收弧时要多加些焊丝，填满弧坑。将电弧引至坡口边缘再熄弧：收弧和接头处质量往往较差，焊接过程应尽量避免停弧、减少接头数量。
2.3.8填丝操作方法
内填丝操作法，就是焊丝从对口间隙伸入管内，电弧在管外坡口上燃烧，焊丝在管内熔化，整个焊接过程分段进行。该操作方法有两个优点：一是打底缝背面均匀地略为凸起，仰焊部分不会出现内凹；二是特别适用于锅炉密排管困难位置焊接。但操作时，要求对口间隙大，采用?2.5mm焊丝时，间隙达3mm以上，填丝量较大，焊接速度相应地慢些。外填丝法焊接时，焊口装配间隙较小，操作要求稳且快对于小直径厚壁管，间隙等于或稍小于焊丝直径，操作时焊枪基本上不做横向摆动。对于大直径厚壁管，间隙稍大于焊丝直径，操作时焊枪摆动。在操作熟练的情况下，打底焊缝背面成形也很均匀，并且仰焊部位不内凹。这种操作法的优点是填丝量较少，焊接速度快。但对于焊接位置特别困难的锅炉密排管焊口，有时外填丝操作相当困难，则宜采用内、外填丝相结合的方法进行焊接。焊接锅炉排管时，管间部位质量最难保证，一般由两名焊工对称施焊。其他注意事项:①焊接过程中一切主要受力的对口器具不许拆除，以免外力使打底焊缝开裂。②打底焊即将结束时，应仔细观察焊缝背面成形情况，发现问题及时处理。整圈打底焊结束后，应进行外观检查，必要时进行磁粉探伤或着色检查。检查合格后及时进行焊条电弧焊盖面，防止产生裂纹。③氩弧焊打底焊缝比较薄，因此，后续的第l层焊条电弧焊应采用小直径电焊条。
3.结语
应用TIG焊接工艺，可以解决焊缝底部未焊透问题，提高焊缝无损检验一次合格率，有效地保证焊接质量，应用效果理想，在油气承压管道焊接中值得应用、推广。
参考文献
[1]周召伟．焊工手册(埋弧焊、气体保护焊、电渣焊、等离子弧焊)[M].北京：机械工业出版社，1998．
[2]王中文.管道焊接中手工钨极氩弧焊（TIG）单面焊双面成形技术[J].平顶山工学院学报. 2007，16（2）： 52-53.
[3]田嘉禾．特种焊接新技术实用手册[M]．北京：当代中国出版社，2OO4．
论文作者:詹斌,方建华,楚汉生
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/7/3
标签：电弧论文; 焊丝论文; 打底论文; 管道论文; 间隙论文; 焊枪论文; 直径论文; 《防护工程》2018年第4期论文;