管道全位置自动焊施工工法

管道全位置自动焊施工工法

一、前言

在管道工程施工中，焊接质量是保证工程质量最重要的环节之一，焊接效率也直接影响着施工进度，即工程的质量和进度在极大程度上取决于焊接质量和焊接进度。

随着输油输气管道向大口径、长距离、高强度、高压力的不断发展，焊接的难度越来越大，对焊接质量的要求也越来越高。靠手工电弧焊和药芯焊丝半自动焊是很难满足上述要求的。而管道全位置自动焊，则是能够满足要求的一项全新的焊接工艺。

管道全位置自动焊，是管子固定不动，焊接小车绕管子转动来实现管子全位置(平、立、仰)的焊接。焊接过程由机械和微机完成，受人为的影响因素较小，所以管道全位置自动焊具有焊缝质量好、焊接效率高等优点。

二、工法特点

利用STT气体保护半自动焊工艺性能好、对管口适用性强的特点，焊接根焊焊道。利用管道全位置自动焊，焊接效率高的特点，焊接填充和盖帽焊道。此工艺具有如下特点：1．STT气体保护半自动焊工艺特点

(1)引弧容易。

(2)电弧燃烧稳定。

(3)焊接烟尘和噪音小。

(4)飞溅极小。

(5)内焊道成形美观。

(6)操作容易。

(7)焊接成本较低。

(8)焊接效率较高(与手工电弧焊和钨极氩弧焊相比)。

(9)抗风能力差(与手工电弧焊相比)。

(10)特别适用管口根焊道的焊接，也适用于其他焊道的焊接。

2．管道全位置自动焊接设备的工艺特点

(1)焊接工艺参数输入器(牛顿信息包)，可储存多组焊接工艺参数，以适用多台焊机和不同规格钢管的需要。

(2)本焊焊接设备大部分焊接工艺参数由焊接工艺参数输人器输入，焊工不能对其进行修改(焊接工艺参数由焊接技术人员输入)，确保了焊接工艺参数的准确性。

(3)焊接电弧燃烧比较稳定。

(4)焊接生产率高，与手工电弧焊相比可提高2～5倍。

(5)焊缝成形美观，内部质量好。

(6)可采用CO2气体或混合气体(Ar+CO2)作为保护介质。

(7)适用管径φ≥325mm，适用管壁厚度δ≥5mm。管径越大、壁厚越厚，其经济效益越好。

三、适用范围

本工法适用于低碳钢、低合金钢输油、输气和输水等管道的焊接。

四、工艺原理

1．STT焊接工艺原理

STT焊接电源是一种以表面张力为熔滴主要过渡力的CO2气体保护半自动焊。

STT焊接电源具有波形控制功能，根据熔滴的不同过渡过程。控制焊接电流和电弧电压的波形。即焊接电源能自动调节焊接电流和电弧电压达到电弧所需的瞬时热量。确保焊接电弧的稳定燃烧和有效地控制焊缝成形。STT熔滴过渡电流、电压波形图如图1所示：

图1 SIT熔滴过渡电流、电压波形图

2．管道全位置自动焊工作原理

NOREAST管道全位置自动焊机，是专门用于管道焊接的自动焊设备。它使用实芯焊丝(φ0．8～φ1．0)，采用的保护气体为c02或混合气体(CO2+Ar)。焊接方向为下向焊。送丝速度、焊接速度和摆动频率等焊接工艺参数由焊接工艺参数输入器输入，焊工不能对其进行修改(或只能对某种参数进行一定范围的修改)，确保每台焊机和每道焊口焊接工艺参数的一致性。从而保证了各道焊口的焊接质量的均匀性，达到保证焊接质量的目的。

此焊接设备适用窄间隙坡口形式的焊接。窄间隙坡口具有如下优点：(1)焊接接头受热范围小，焊接热影响区小。(2)焊接变形和应力小。(3)焊缝的组织和性能好。(4)节省焊接材料。(5)焊接效率高。

此焊接设备适用于各种坡口形式的焊接。用于V形坡口的焊接时，除焊接效率较窄间隙坡口低外(仍可达到手工电焊的2～5倍)，其他焊接优点仍较突出。

五、工艺流程(施工程序)

工艺流程见图2。

六、操作要点

1．焊接性试验及焊接工艺评定

管道全位置自动焊在工程施焊前，应进行焊接性试验。当钢管的材质、规格、坡口型式、焊丝的牌号、焊丝的规格和保护气体种类等发生变化时，均应进行焊接性试验，试验步骤如下：

(1)根据标准要求、理论计算和以前的经验，初步确定焊接工艺参数范围。

(2)在确定的焊接工艺参数范围内，设定几组不同的焊接工艺数进行焊接工艺性试验。对焊接后

在涩宁兰输气管道工程，全长860km。在X70(φ660×10．3)的试验段中，采用管道全位置自动焊焊接了353道焊中，长度为4．12km。外观检查焊缝一次合格率为99．7％，经100％射线探伤焊缝一次合格率为97％。