天然气管道焊接作业指导书要点

连云港天然气有限公司高压输气管线工程焊接作业指导书编制单位：连云港天然气管道工程有限公司日期： 2011-3-20（一）、电焊作业指导书为确保生产、安装和服务的质量，使生产过程在受控状态下进行，根据国家职业技能鉴定教材内容，结合我处电焊作业实际情况，特制定电焊作业工艺规范。

一、对人员、设备、安全的要求1、对从事电焊作业的人员，必须经过培训、考试合格、取得国家颁发的特殊工种操作证方能上岗作业。

2、从事电焊作业的人员，必须按照GB9448—88《焊接与切割》的要求，正确执行安全技术操作规程。

3、应确认电焊机技术状况良好。

氧气、乙炔、发生器，经专业部门检查合格，方能投入使用。

二、手工电弧焊的工艺参数焊接工艺参数（焊接规范）是指焊接时，为保证焊接质量而选定的诸物理量。

A、焊接位置的种类：1、平焊：平焊是在水平面上任何方向进行焊接的一种操作方法。

由于焊缝处在水平位置，溶滴主要靠自重过度，操作技术比较容易掌握，可以选用较大直径焊条和较大焊接电流，生产效率高，因此在生产中应用较为普遍。

如果焊接工艺参数选择和操作不当，打底时容易造成根部焊瘤或未焊透，也容易出现熔渣或熔化金属混杂不清或溶渣超前而引起的夹渣。

常用平焊有对接平焊、T形接头平焊和搭接接头平焊。

2、立焊：是在垂直方向进行焊接的一种操作方法，由于受重力作用，焊条溶化所形成的溶滴及溶池中的金属要下淌，造成焊缝成形困难，质量受影响。

因此，立焊时选用的焊条直径和焊接电流均应小于平焊，并采用短弧焊接。

3、横焊：是在垂直面上焊接水平焊缝的一种操作方法。

由于溶化金属受重力作用，容易下淌而产生各种缺陷，因此要采用短弧焊接，并选用较小直径焊条和较小焊接电流以及适当的运条方法。

4、仰焊：焊缝位于燃烧电弧的上方，焊工在仰视位置进行焊接。

仰焊劳动强度大，是最难焊的一种焊接位置。

由于仰焊时，熔化金属在重力作用下较易下淌，溶池形状和大小不易控制，容易出现夹渣。

未焊透，凹陷现象，运条困难，表面不易焊得平整。

焊接时，必须正确选用焊条直径和焊接电流，以便减少溶池的面积，尽量使用厚药皮焊条和维持最短的电弧，有利于溶滴在很短时间内过渡到溶池中，促使焊缝成形。

B、焊条种类和牌号的选择主要根据母材的性能、接头的刚性和工作条件选择焊条，焊接一般碳钢和低合金钢主要是按等强原则选择焊条的强度级别，对一般结构选择酸性焊条，重要结构选用碱性焊条。

（见表1—1—1）C、焊电源种类和极性的选择手弧焊时采用的电源有交流和直流两大类，根据焊条的性质进行选择。

通常，酸性焊条可同时采用交、直流两种电源，一般优先选用交流弧焊机。

碱性焊条常采用反接、酸性焊条如使用直流电源时通常采用正接。

采用低压高流电源，一般电焊机容量多在5～45仟伏安之间。

D、焊条直径可根据焊件厚度进行选择，厚度越大，选用的焊条直径应越粗，见表1—1。

但厚板对接接头坡口打底焊要选用较细焊条，另外接头形式不同，焊缝空间位置不同，焊条直径也有所不同。

如：T形接头应比对接接头使用的焊条粗些，立焊、横焊等空间益比平焊时所选用的应细一些。

立焊最大直径不超过5mm，横焊和仰焊直径不超过4mm。

表1—1 焊条直径与焊件厚度的关系（mm）表1—1—1 普低钢焊接材料选用E、焊接电流的选择：焊接电流是手弧焊最重要的工艺参数，也是焊工在操作过程中唯一需要调节的参数，而焊接速度和电弧电压都是由焊工控制的。

选择焊接电流时，要考虑的因素很多，如焊条直径、药皮类型、工件厚度、接头类型、焊接位置、焊道层次等。

但主要由焊条直径、焊接位置和焊道层次来决定。

(1)、焊条直径：焊条直径越粗，焊接电流越大，每种直径的焊条都有一个最合适的电流范围。

表1—2 各种直径焊条使用电流的参考值（2）、焊接位置：在平焊位置焊接时，可选择偏大些的焊接电流。

横、立、仰焊位置焊接时，焊接电流应比平焊位置小10%—20%。

角焊电流比平焊电流稍大些。

（3）、焊道层次：通常焊接打底焊道时，特别是焊接单面焊双面成形的焊道时，使用的焊接电流要小，这样才便于操作和保证背面焊道的质量；焊填充焊道时，为提高效率，通常使用较大的焊接电流；而焊盖面焊道时，为防止咬边和获得较美观的焊缝，使用的电流稍小些。

另外，碱性焊条选用的焊接电流比酸性焊条小10%左右。

不绣钢焊条比碳钢焊条选用的电流小20%左右等。

总之，电流过大过小都易产生焊接缺陷。

电流过大时，焊条易发红，使药皮变质，而且易造成咬边、瓢坑等缺陷，同时还会使焊缝过热，促使晶粒粗大。

F、焊接速度：在保证焊缝所要求的尺寸和质量的前提下，由焊工根据情况灵活掌握。

速度过慢，热影响区加宽，晶粒粗大，变形也大；速度过快，易造成未焊透，焊缝成形不良等缺陷。

G、焊接层数的选择：在厚板焊接时，必须采用多层焊或各层多道焊。

多层焊的前一条焊道对后一条焊道起预热作用，而后一条焊道对前一条焊道起热处理作用（退火成缓冷），有利于提高焊缝金属的塑性和韧性。

每层焊道厚度不大于4mm—5mm。

H、碳素钢的焊接工艺要点：（一）低碳钢：焊接性能很好，一般不需要采取特殊工艺措施，只要操作正确就不易产生缺陷，只有焊接环境温度较低，才考虑予热，其具体情况见下表：低碳钢手工电弧焊多用结422焊条，重要结构选用结427焊条，母材的硫、磷含量偏高或钢板的厚度大，可选用结502或结507焊条为好。

（二）中碳钢：予热是保证中碳钢焊接质量的重要措施，含碳量较低的中碳钢（35#、40#），予热至150～200℃即可；含碳量较高的（50#、55#）则要预热至250～300℃，同时注意钢板的厚度大或接头的钢度大时，预热温度应适当提高。

焊接时要尽量减少母材金属向焊缝过渡以减少焊缝金属碳的含量，一般要用小电流。

特别是第一层焊缝，最易产生贯穿性裂纹，一般要选用抗裂性好的低氢焊条，如结506、结507，这两种焊条用前必须烘干，用奥302或奥307焊接，可不预热，但成本太高。

焊接后要使焊缝区慢慢冷却。

（三）高碳钢：一般要预热至250～350℃，并注意均匀缓慢加热，焊接过程中焊缝附近始终保持这一温度。

手工电弧焊要采用强度较高的结607或结707低氢焊条，使用前要经350～400℃至少2h，否则将会产生氢裂纹。

也可采用不绣钢焊条焊接时不必预热，但必须用小电流，防止热影响区将脆化。

焊接中为防止母材金属向焊缝过渡，一般都要先在坡口面上堆焊一层，然后再焊满坡口。

焊接后焊件必须缓冷，将焊件放入炉中进行650℃高温回火，会消除焊接残余应力和改善接头的性能。

在中、低碳钢长大件焊接时（尤其是两轴断面系数不对称的断面如角钢、槽钢及大焊件等）应先定位焊，然后再跳跃地分段、分层焊接，并一边焊一边泼水或焊后一边加热一边泼水，必要加锤击（要视其焊件性能而定），不使局部温度过高以免弯曲跷起和扭曲。

I、焊接缺陷与外观检查：常见焊接缺陷按其在焊缝中位置不同，可分为内部缺陷和外部缺陷两类：外部缺陷位于焊缝表面，用肉眼或低倍放大镜就可看到如焊缝外形尺寸不符合要求、咬边、焊瘤、内凹、弧坑、表面气孔、表面裂纹及表面夹渣等。

内部缺陷位于焊缝内部，必须通过无损探伤等方法才能发现，如焊缝内部的夹渣、未焊透、未溶合、气孔、裂纹等。

三、气焊焊接工艺1、碳素钢的气焊⑴、低碳钢的焊接。

含碳量低于0.25%的钢称为低碳钢。

1)、焊接性：因含碳量低，焊接性好，通常不需采用特殊工艺措施，便可获得优质焊接接头。

其主要特点如下：①、塑性好，淬硬倾向小，焊缝及近缝区不易产生冷裂。

②、一般焊前不需预热，但对于大厚度结构或在寒冷地区焊时，需要预热150℃左右。

③、在焊接沸腾钢时，由于钢中硫、磷等杂质含量较多，有轻微产生裂纹倾向。

④、若火焰能率过大或焊接速度过慢等，就会产生热影响区晶粒长大现象。

2)、气焊工艺：低碳钢的薄板常用气焊来焊接，其中以1mm—3mm应用最多。

对于一般结构，可采用H08、H08A焊丝；对于重要结构可采用H08MnA、H15Mn 。

焊丝直径可按板厚进行选择，一般情况下不用溶剂。

焊接时采用中性焰，乙炔消耗量可根据焊件厚度δ，按公式Q=（120—120）δ（L/h）进行计算。

⑵、中碳钢的焊接。

中碳钢的含碳量在0.25%—0.6%之间。

1)、焊接性：由于中碳钢的含碳量比低碳钢高。

含碳量越高，板厚越大，淬火敏感性也越大。

如果焊件刚度较大，焊接工艺参数和焊接材料选择不当，就易产生冷裂纹。

由于溶池中有较高的含碳量，则在焊接过程中产生的CO2就较多，因此焊缝容易产生气孔。

2)、气焊工艺：预热是中碳钢的主要工艺措施。

尤其在焊接厚度、刚度较大的焊件时，更需预热，以防产生冷、热裂纹，改善接头的塑性。

通常厚度大于3mm的焊件，预热温度为250℃—350℃。

焊接时，可直接用气焊火焰进行预热，焊后逐渐抬高焊距使其缓冷。

气焊中碳素钢用的焊丝，其含碳量不得超过0.2%—0.25%，如果焊缝要求强度较高，可采用全金钢焊丝，如H08Mn、H08MnA、H15Mn、H10MnNi、H12CrMoA、H18CrMoA等。

由于中碳钢的溶点较低碳钢低，所以火焰能率要比低碳钢小10%—5%，且火焰焰芯末端与溶池的距离以3mm—5mm为宜，以免过热。

施焊时采用左焊法，焊后可锤击焊缝，以提高焊缝力学性能，降低接头应力。

⑶、高碳钢的焊接：高碳钢的含碳量大于0.60%。

1)、焊接性：由于高碳钢的含碳量比中碳钢还高，所以其焊接性更差。

主要是：焊缝区容易产生热裂纹。

高碳钢的导热性能也比低碳钢差，故在溶池及热影响区急剧冷却时，将产生脆性组织，在结构中引起很大的应力集中，结果导致形成冷裂纹。

2)、气焊工艺①、当焊接要求不高的焊件时，可采用低碳钢焊丝；当焊接要求较高的焊件时，则选用与母材成分相同或相似的焊丝，甚至选用合金结构钢焊丝。

②、可采用轻微碳化焰。

③、焊前进行预热，即将焊件坡口及其两边各25mm—30mm范围内的金属，连同引出板一起加热到800℃—900℃，最好将焊接区域底垫铺的耐火砖表面也预热到红色，以利保温。

④、采用反面中间分段焊，以消除焊缝中裂纹。

这种焊法就是焊好正面后，在焊反面时选从焊件的中间向一则施焊，然后再焊另一侧，接头重叠10mm左右。

⑤、焊件焊好后应整体退火，以消除焊接残余应力。

高碳钢焊件也可以在焊后进行高温回火，回火温度700℃—800℃，这样可以消除应力，防止产生裂纹，并改善焊缝的脆性组织。

2、普通低合金钢的气焊⑴、普低钢的焊接特点⑵、16Mn钢的气焊气焊工艺与低碳钢相近。

由于16Mn的淬硬倾向稍大，所以要适当预热和缓冷，另外应避免合金元的烧损。

焊接时，除按照气焊工艺进行外，还需注意下列几点：①为了防止合金元的烧损，应采用中性焰或轻微碳化焰施焊。

焊丝可用H08Mn或H08MnA，对于一些不重要的焊件也可采用H08A。

②焊接过程中火焰要始终覆盖着溶池，不横向摆动。

施焊中避免中间停顿，焊疑官尾时火焰必须缓慢离开溶池以防止合金元素的烧损，避免产生气孔和夹渣等缺陷。