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摘要：在中俄东线天然气管道自动焊焊接施工中，经常会产生一些焊接缺陷，严重影响了焊接质量和施工进度。本文通过在施工中对长输管道自动焊常见焊接缺陷产生类型及原因的分析,总结出减少和避免焊接缺陷产生的有效方法,并在焊接过程中严格控制,提高了长输管道自动焊的一次合格率。
关键词：长输管道；焊接缺陷；预防措施；自动焊
前言
中俄东线天然气管道是目前国内第一条同时采用大口径、高钢级、高压力等级、单管输量最大的跨境长输天然气管道工程。中俄东线天然气管道是中俄两国能源领域务实合作的重要工程，起点位于黑龙江省黑河中俄边境，止于上海市白鹤末站，工程采用的管径为φ1422×21.4mm，焊接方法为管道自动焊内焊机打底、自动焊外焊机双枪炬填充、盖面。在施工过程中，碰到了一系列的难题，很多施工单位都未能很好的解决此问题。结合我方现场进行指导的焊接技能专家经验，提出了各个难点的解决方案，并取得良好的效果。
1焊接设备
1.1根焊设备
根部焊接采用的是熊谷管道全自动内焊系统，型号为：A-808/56。内焊机总共8个焊枪，分别为CW（前半周焊接）和CCW（后半周焊接）各4个焊枪。焊接方向为下向焊。如图1所示。
图2
1.2外焊设备
热焊、填充及盖面采用的是熊谷A-610全位置管道自动外焊系统。A-610双焊枪机头依靠机头小车行走轮夹持于环绕管道圆周上的淬火钢带上并围绕管道运动。双焊枪机头组件配备了一个行走电机（用于小车行走）、两个焊枪摆动电机以及两个焊枪垂直运动电机。小车组件分为顺时针CW和逆时针CCW结构。如图2所示。
2焊接难点及解决方案
2.1焊接接头
2.1.1接头打磨
焊接接头是管道自动焊焊接时必不可少的操作过程，在管道自动焊外焊机焊接中分为CW（前半周焊接）和CCW（后半周焊接），在12点和6点位置各有一个焊接接头。因此，在焊接前焊接接头如果处理不当会产生跨区未熔等焊接缺陷。在CW一侧焊接完毕后，将12点位置的待焊接头处用磨光机打磨成斜坡，斜坡的长度约为20mm左右，斜坡前端深度要打磨到前一焊层并且不要破坏两侧的坡口面。新一层焊接接头要保证与上一层接头错开30mm以上，否则容易缺陷叠加导致焊口不合格。6点位置的接头一般情况下不用进行打磨修整，但是如果出现后枪熔池超前或前、后枪熔池形状异常要及时处理，否则容易产生跨区未熔。
2.1.2焊前调节
焊接前，先将焊接小车的后枪对准焊接位置进行焊前调节。首先调节焊枪的对中性，保证焊丝端头指在焊道的中心，然后调节摆宽，使焊丝的端头指向底层焊道与坡口面的夹角，摆宽不宜过大或过小，否则容易产生层间未熔或侧壁未熔。其次再调节干伸长度和焊丝端头与焊道的距离。干伸长度在10-15mm左右，焊丝端头与焊道的距离在1-2mm左右。干伸长度过长或过短在起弧时会影响垂直跟踪的自身调节，使焊接电弧不稳定而产生焊接缺陷。完成后枪调节后，将焊接小车向焊接反方向移动，当到达前枪焊接位置时进行前枪的焊前调节，调节方法与后枪相同。双枪调节完毕后，才能进行焊接。如图3所示。
图3
2.1气孔
由于管道自动焊焊接是气体保护焊，所以气孔产生的原因很多，通过以下几个原因可以有效的防止气孔的产生。
2.2.1保护气体
气瓶使用一段时间后，注意气瓶压力应不低于2Mpa，气体流量是否达到25-30L/min。定期检查气带是否有漏气现象，co2表通电后是否在加热，在每次更换气瓶后，要按住验气按钮将空气排出，否则，由于空气的掺杂，将会产生气孔。
2.2.2防风棚
在焊接过程中，防风棚能够有效的防止外界风源进入，从而避免焊接时产生气孔。在使用防风棚的过程中应该注意，由于管墩有时打的过高，防风棚的底板很容易进风，在防风棚里形成旋风而产生气孔。解决的方法是将防风棚底部四周用帆布围上，并将帆布加长。另外，防风棚底板铺开后，地板的间隙也漏风，焊接前在地板上再铺上一层帆布能够阻止外界风源。如图4所示。
图4
2.2.3焊枪
每焊接完一层后要及时清理喷嘴内壁飞溅，检查导电嘴的对中性以及是否需要更换，如果导电嘴的对中性不好，会使喷嘴内的保护气体分布不均匀而偏向一侧产生气孔。检查分流器是否堵塞或松动，分流器上面的孔如果被堵塞，会使气流量减小，焊道保护不好而产生气孔。焊接到仰位时，前、后焊枪的软管不要有硬弯，使保护气体畅通。
2.3未熔合
管道自动焊焊接时，采用的是全自动超声波（AUT）的检测方法，AUT对未熔合很敏感，缺陷主要出现在焊缝的根部、钝边、热焊、填充等区域，主要分为层间未熔合、侧壁未熔合、跨区未熔合等。
2.3.1层间未熔合
层间未熔合主要产生在焊道层与层之间，产生的位置大多数在12点-5点之间，主要是由于焊接过程中熔深不够而引起的焊接缺陷。通过AUT检测的结果能判断出焊接缺陷的深度，确定焊接缺陷的位置后调节焊枪的电弧长度，降低焊接电压来增加熔深。
2.3.2坡口未熔合
坡口未熔合又称侧壁未熔合，分布在焊道的单侧或双侧，多于线状或点状出现。产生的原因是焊工操作时摆宽不够或焊接电压过低而引起的。在焊接时要求焊工观察熔池宽度，避免因摆宽不够使焊道两侧产生过深的夹角，如果调节摆宽后，夹角过深的现象没有改善再调节焊接电压，焊接电压略高一些，达到焊道两侧熔合良好的状态，使焊道接近于平整状态，可以避免侧壁未熔合的产生。
2.3.3跨区未熔合
跨区未熔合又称贯穿性未熔合，在AUT图像中显示沿着焊缝的厚度方向产生的未熔合。这种焊接缺陷主要产生在平位接头和仰位接头的焊接位置，缺陷的高度超过了AUT的评定区域，缺陷基本上是垂直于焊道。产生的原因是焊工打磨不到位或引弧之前，焊枪枪距偏高、干伸过短造成的。焊前要求焊工按着要求认真打磨焊接接头，调节好焊枪枪距及干伸长度，焊丝端头与焊道的距离在1-2mm左右，干伸长度在10-15mm左右，保证电弧的稳定性，防止焊接缺陷的产生。
2.4咬边
焊接时，由于焊接参数选择不当，或操作方法不正确，沿焊趾的母材部位产生的沟槽或凹陷称为咬边。管道自动焊咬边一般都集中在仰焊位置，在设置焊接参数时，立填充焊道仰焊位置要焊接饱满一些，将焊道两侧的坡口棱边完全熔合，高出母材部分的焊道用磨光机打磨平整，为盖面层打好基础。盖面焊接时，当焊接到仰位时要求焊工要躺倒管下，能比较清晰的观察熔池状况，由于盖面是两道排焊，焊工要观察前、后焊枪的摆宽是否合适。摆宽过大、焊接速度过快容易在仰位产生咬边。摆宽过小、焊接速度过慢使熔池下垂也会产生咬边和焊道超高。
3结论
通过在施工中对长输管道自动焊常见焊接缺陷产生类型及原因的分析,总结出减少和避免焊接缺陷产生的有效方法,并在焊接过程中严格控制,提高了长输管道自动焊的一次合格率。
参考文献：
[1]宋天虎等.焊接手册.第2卷,材料的焊接/中国机械工程学会焊接学会编.北京:机械工业出版社,2001.8:
[2]李国庆,张敬洲,冯艳东.RMD半自动根焊操作难点解析[J].金属加工：热加工,2009(2):44-45.
论文作者:袁吉伟,张敬洲,朱文学
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/22
标签：焊枪论文; 管道论文; 缺陷论文; 气孔论文; 熔池论文; 位置论文; 焊工论文; 《防护工程》2019年第3期论文;