药芯焊丝半自动焊在长输管道中的应用

魔神

    

　　1 焊条电弧焊与药芯焊丝半自动焊联用焊接工艺的特点

　　①焊缝成型美观，焊接合格率高。②抗风能力强，风速小于12m/s时不需要采取任何防护措施，特别适用于野外作业。③可连续送丝，焊接过程中起弧和收弧接头减少，降低了焊接缺陷产生的可能性。④焊丝熔敷率高，药皮脱渣性好，焊热输入高，可降低焊缝冷却速度，有助于氢的逸出并减少和防止出现裂纹，生产效率约为焊条电弧焊的3-5倍。⑤生产成本低，有资料表明，药芯焊丝半自动焊的综合生产成本只有焊条电弧焊的2/3。⑥焊接接头力学性能好。半自动焊焊层薄层数多，前一层起预热作用，后一层可延缓前一层的冷却速度，对减少焊接缺陷有利，可提高焊接接头力学性能。⑦互补性好。根焊采用纤维素焊条打底，可减少烧穿的可能性，根焊成型好，能提高根焊合格率和生产率，弥补了半自动焊不能进行根焊的缺点。 2应用

　　以湖北孝感五市(县)天然气工程为例，介绍焊条电弧焊与药焊丝半自动焊联用焊接工艺的应用。焊接设备采用美国ITW集团公司生产的Miller BigBlue多功能半自动焊机，配S-32P便携式电压感送丝机。

　　(1)管材化学成分和力学性能管材材质为X60，按照API Spee 5L标准，管材规格为φ600mmX10.3mm，其Rm=525 MPa，ReL=465MPa，A=41%。

　　(2)焊材根焊采用奥地利BOHLER公司生产的FOX CEL E6010纤维素焊条，直径为φ4.0mm。填充焊及面层焊接均采用美国林肯公司生产的低氢型药芯焊丝，牌号NR207，焊丝直径为φ2.0mm，其Rm=532 MPa，eL=420MPa，A=20%。E6010焊条和NR207焊丝适用于API 5L X42~X7。

　　(3)焊接接头设计按照API 1104标准要求，对φ406.4mm以上的钢管，其直径偏差的下限为0，上限为1.3mm。现场布管时，应先按直径偏差进行级配后布管，以减少相邻钢管组对时的错边量，提高组对速度和组对质量。

　　(4)焊接准备①环焊缝对接采用内对口器，清除坡口及坡口两边20-30mm内内、外壁上的杂物及氧化皮，将原螺纹管管端10mm范围内的螺纹余高磨掉，使其呈30°仰角平缓过渡。②采用火焰加热器预热，保证管口加热均匀，焊前用钢丝刷清除加热产生的氧化皮及烟尘，预热温度为100-200℃。冬季实际操作时应高于该温度20-30℃，以保证施焊时所需温度，预热范围为坡口两侧各大于50mm。③准备环焊缝对接用内对口器。

　　(5)焊接参数焊接层数为4层，根焊采用焊条电弧焊，填充焊和面层焊接均采用自保护药芯半自动下向焊接。

　　(6)焊接工艺评定按SY/T4103-1995的规定进行焊接工艺评定试验。评定试板经无损检测合格后，再进行拉伸、弯曲及缺口试验。焊接工艺评定试验表明，焊接接头的各项指标均符合要求。 3焊接过程中应注意的事项

　　①由于管径大，为保证焊接受热均匀，避免因受热不均匀造成的错变量加大，施焊时每层由2名焊工同时在甲、乙位置对称施焊。②起弧时焊丝应伸出导电嘴约10mm，重新起弧时应把伸出的焊丝剪掉，这样更容易起弧。焊接过程中应当保持焊丝的伸出长度，仰焊时可将焊丝伸出长度适当加长至15-20mm，但不宜太长，以避免因焊丝伸出太长造成过热发红，降低焊缝力学性能。根焊与第一层填充焊之间的时间间隔不宜超过5min，层间温度不小于100℃。③填充焊以低于母材表面0.5mm为宜，应根据坡口适当摆动，使坡口两侧融合良好，但不能破坏坡口。④每层焊接结束后，用砂轮机及钢丝刷将焊缝表面的焊渣及表面缺陷清除干净。⑤焊接初学者不宜采用热接法，尤其是根焊时应防止接头处造成夹渣及未焊透等缺陷，焊丝接头处用砂轮机磨削后再进行下一层焊接。⑥面层焊接时适当摆动电弧，使坡口两侧母材充分熔化，以减少焊接缺陷，保证焊缝顺直。但不能摆动过大，避免造成焊缝中心内部凹陷，收弧时应适当停留并拉长焊丝长度，可以缩小弧坑及收弧造成的缺陷。⑦药芯焊丝对焊接参数要求高，尤其是对电压的精确度要求极为严格，误差在0.5V以内。焊工操作不当以及焊接参数选配不当都容易产生气孔，尤其在面层焊接时更易发生。焊工要掌握正确的焊接操作方法，逐步掌握各种工艺参数，不断总结操作经验，以有效防止焊接缺陷的产生。 4结语

　　药芯焊丝半自动焊与焊条电弧焊联用，互相弥补了缺点，提高了焊接速度和焊接质量，降低了生产成本。根焊采用纤维素焊条电弧焊，填充焊、层面焊接采用药芯焊丝半自动焊的焊接工艺，在长-呼线、涌-沪-宁管线应用的焊接合格率超过98%，焊接施工周期缩短30%。这种高效的焊接工艺必将在大直径长输管道中得到广泛的应用。