長(zhǎng)輸管道的焊接方法：
一、手工焊
(1)焊條電弧焊 具有靈敏煩瑣、順應(yīng)性強(qiáng)等特性，同時(shí)由于焊條工藝性能的不時(shí)改良，其熔敷效率、力學(xué)性能仍能滿(mǎn)足當(dāng)今管道建立的需求，特別時(shí)焊接補(bǔ)焊時(shí)應(yīng)用更普遍。焊條為纖維素型焊條和低氫型焊條，其下向焊和上向焊兩種辦法的有機(jī)分離及纖維素焊條良好的根焊順應(yīng)性在很多場(chǎng)所下仍是其它焊接辦法所不能替代的。
(2)手工鎢極氬弧焊 焊接質(zhì)量好，背部無(wú)焊渣，普通用來(lái)停止站場(chǎng)緊縮機(jī)進(jìn)出口、球閥等設(shè)備，以及管徑較小、壁厚較薄的工藝管道，安放式角焊縫的裝置焊接。鎢極氬弧焊辦法請(qǐng)求焊前嚴(yán)厲停止坡口清算，焊接過(guò)程中須有防風(fēng)措施。
二、半自動(dòng)焊
(1)自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊 該項(xiàng)技術(shù)在1996年的庫(kù)鄯線(xiàn)管道工程中初次應(yīng)用于，隨后在蘇丹、蘭成渝、澀寧蘭等管道工程中推行應(yīng)用。這種焊接辦法操作靈敏，環(huán)境順應(yīng)才能強(qiáng)，焊接熔敷效率高，焊接質(zhì)量好，焊工易于控制，焊接合格率高，是目前國(guó)內(nèi)管道工程中重要的填充、蓋面焊辦法。
(2)CO2氣體保護(hù)半自動(dòng)焊 隨著焊接電源特性的改良，經(jīng)過(guò)控制熔滴和電弧形態(tài)，CO2氣體保護(hù)焊的飛濺問(wèn)題已根本處理，并開(kāi)端在管道焊接中扮演重要角色，如STT型CO2逆變焊機(jī)的應(yīng)用等。這種焊接辦法操作靈敏，焊工易于控制，對(duì)不同的坡口順應(yīng)性強(qiáng)，焊接質(zhì)量好，焊接效率高，焊道潤(rùn)滑，但焊接過(guò)程受環(huán)境風(fēng)速的影響較大。STT半自動(dòng)根焊請(qǐng)求管口組對(duì)過(guò)程中堅(jiān)持對(duì)口間隙平均分歧，否則將會(huì)在后序的填充、蓋面焊道中產(chǎn)生坡口邊緣未熔合、夾渣等缺陷。
三、自動(dòng)焊
自動(dòng)焊可應(yīng)用于根焊和填充、蓋面焊。自動(dòng)根焊辦法采用自動(dòng)內(nèi)焊機(jī)或外焊機(jī)單面焊雙面成型。
(1)內(nèi)焊機(jī) “西氣東輸”管道工程中運(yùn)用的自動(dòng)內(nèi)焊機(jī)是針對(duì)Φ1016mm管徑的管道根焊焊接專(zhuān)機(jī)，分別為英國(guó)NOREAST公司消費(fèi)的內(nèi)焊機(jī)和中國(guó)石油自然氣管道局PIW3640型內(nèi)焊機(jī)。其特性為適用的管徑范圍窄，設(shè)備一次投資較大，但焊接效率十分高，Φ1016mm的鋼管根焊需時(shí)約70秒鐘左右。由于是在鋼管內(nèi)停止焊接，焊接過(guò)程中受環(huán)境風(fēng)速的影響比擬小，如圖1所示。
(2)自動(dòng)外焊機(jī)單面焊雙面成型根焊 單面焊雙面成型根焊設(shè)備主要為意大利PWT公司的CWS.02NRT型自動(dòng)外焊機(jī)，以及美國(guó)LINCOLN公司的STT電源匹配自動(dòng)外焊機(jī)。自動(dòng)外焊機(jī)單面焊雙面成型的根焊設(shè)備處理了不用反面襯墊的單面焊雙面成形根焊問(wèn)題，根焊厚度達(dá)4.5mm，遠(yuǎn)高于內(nèi)焊機(jī)的焊接厚度(1～1.2mm)，焊接效率高，Φ1016mm的鋼管根焊需時(shí)約8分鐘左右。由于采用氣體維護(hù)，焊接過(guò)程對(duì)環(huán)境風(fēng)速敏感，施工時(shí)應(yīng)有防風(fēng)棚等防風(fēng)措施。
焊接工藝過(guò)程
1、焊前準(zhǔn)備
1.1選管
因?yàn)槲鳉鈻|輸X標(biāo)使用的是DN813×9.5mm的螺旋鋼管，口徑相對(duì)于平時(shí)使用的鋼管要大，因此更加容易出現(xiàn)兩個(gè)鋼管的周長(zhǎng)不同，在某些方向的曲率半徑不相同，這樣比較容易在施工產(chǎn)生較大的錯(cuò)邊量，從而直接影響整個(gè)焊口的焊接質(zhì)量，所以在鋼管進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之前建議對(duì)每根鋼管兩端進(jìn)行周長(zhǎng)的測(cè)量，然后對(duì)鋼管的分布有個(gè)大致的規(guī)劃，盡量使進(jìn)行焊接的兩個(gè)鋼管周長(zhǎng)之差不要超過(guò)3mm，這樣能夠減少錯(cuò)邊帶來(lái)的缺陷的產(chǎn)生。
1.2坡口處理
坡口清理對(duì)于根焊相當(dāng)重要，否則容易產(chǎn)生內(nèi)咬、內(nèi)凹、氣孔等缺陷，坡口清理需要取出坡口內(nèi)側(cè)及坡口兩側(cè)25mm范圍內(nèi)的一切污物。
1.3坡口打磨
坡口打磨技術(shù)要求：打磨坡口內(nèi)側(cè)至出現(xiàn)金屬光澤同時(shí)又不允許傷及坡口角度。螺旋焊縫打磨技術(shù)要求：要求打磨坡口兩側(cè)10mm范圍內(nèi)螺旋焊縫與母材平齊，并呈30度仰角平緩過(guò)渡。關(guān)于螺旋焊道的打磨要求較高是因?yàn)槲创蚰サ穆菪缚p和管道焊縫構(gòu)成交叉焊縫造成三維應(yīng)力及缺口效應(yīng)，易造成裂紋，而且未打磨的螺旋焊縫與母材夾角處往往有鐵銹，蓋面時(shí)候容易產(chǎn)生氣孔。另外對(duì)于焊接借口的螺旋鋼管的螺旋焊縫應(yīng)該至少離開(kāi)100mm，避免應(yīng)力集中，產(chǎn)生缺陷。
1.4坡口制備
在坡口制備工程中，要特別注意坡口的角度和鈍邊，過(guò)大或過(guò)小都降影響焊口質(zhì)量，過(guò)大的鈍邊一般會(huì)出現(xiàn)未焊透，過(guò)小的鈍邊容易產(chǎn)生燒穿，都會(huì)影響到根焊的質(zhì)量。所以應(yīng)該嚴(yán)格按照工藝要求，一般選擇在1.5~2.0mm之間。
2、根焊
對(duì)于長(zhǎng)輸管道采用下向焊的目的是采用大的焊接規(guī)范和相對(duì)少的焊接材料消耗從而達(dá)到提高工效、節(jié)約成本，而很多焊工依然采用的習(xí)慣的管道全位置向上焊的大間隙、小鈍邊的對(duì)口參數(shù)用作管道下向焊技術(shù)，既是不科學(xué)的，同時(shí)也是不經(jīng)濟(jì)的。這樣的對(duì)口參數(shù)，不僅增加了焊材的無(wú)謂消耗，而且隨焊材消耗的增加，同時(shí)也增加了焊接缺陷產(chǎn)生的概率。而且根部缺陷的返修較填充蓋面中產(chǎn)生的缺陷要為困難，所以根焊的對(duì)口參數(shù)選擇相當(dāng)重要，一般間隙在1.2-1.6mm之間，鈍邊在1.5-2.0mm之間。
在進(jìn)行根焊時(shí)，焊條要求和管道軸線(xiàn)成90度夾角，并指向軸心，正確的焊條姿勢(shì)是保證根焊背面成形的關(guān)鍵，特別是在保證根焊焊道位于焊縫中心和消除內(nèi)咬及單邊未焊透上，當(dāng)調(diào)整焊條縱向夾角可以改變焊條穿透能力，由于一般不能獲得完全一致的坡口間隙和鈍邊，所以要求焊工必須通過(guò)焊條縱向夾角的調(diào)節(jié)以調(diào)整電弧的穿透力，以適應(yīng)接頭坡口和焊接位置。焊條應(yīng)保持在接頭的中心，除非發(fā)生電弧偏吹。焊工可以通過(guò)調(diào)整焊條與管道軸線(xiàn)夾角角度及保持短弧可以消除電弧偏吹，否則電弧吹向的單邊坡口內(nèi)側(cè)將發(fā)生內(nèi)咬，另一側(cè)發(fā)生未焊透。
對(duì)于焊道熔池的控制，為獲得一個(gè)內(nèi)部成形良好的根焊焊道，在根焊過(guò)程中始終保持一個(gè)小的，可見(jiàn)的熔池是關(guān)鍵，如果熔池變得過(guò)大，馬上會(huì)導(dǎo)致內(nèi)咬或燒穿。通常，熔池的尺寸3.2mm長(zhǎng)最為理想，一旦發(fā)現(xiàn)熔池的尺寸發(fā)生微小變化，則馬上應(yīng)通過(guò)調(diào)整焊條夾角，電流等措施，使合適的熔池尺寸得以保持。
根焊清根是保證根焊在整個(gè)焊縫中質(zhì)量的關(guān)鍵，根焊清根的要點(diǎn)是清楚凸行焊道和車(chē)軌線(xiàn)，如果清根過(guò)度，會(huì)造成根焊太薄，熱焊時(shí)容易發(fā)生燒穿，清的不夠，則易產(chǎn)生夾渣和氣孔。清根要用4.0mm厚的碟形砂輪片。我們的焊工通常喜歡用1.5或2.0mm返修切割片作為焊接清渣工具，但是1.5或2.0mm切割片往往易產(chǎn)生深槽，在隨后的焊接過(guò)程中產(chǎn)生不完全熔合或夾渣，從而造成返修，同時(shí)1.5或2.0mm切割片的清渣損耗和清渣效率都不如4.0mm厚的碟形砂輪片。對(duì)于清除要求使車(chē)軌線(xiàn)清除，并使魚(yú)背修成接近平或微凹。
3、熱焊
在根焊清根保證質(zhì)量的前提下，方能進(jìn)行熱焊，通常熱焊與根焊之間的間隙時(shí)間不能長(zhǎng)于5min。半自動(dòng)保護(hù)焊通常采用后拖角為5度－15度，并且焊絲和管理軸線(xiàn)成90度夾角。熱焊道原則是不作或作小副橫向擺動(dòng)，在保證電弧位于熔池前端條件下，帶著熔池下行，在4點(diǎn)鐘到6點(diǎn)鐘；8點(diǎn)鐘到6點(diǎn)鐘位置應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋M向擺動(dòng)以避免在仰焊部位產(chǎn)生過(guò)凸的焊道。
對(duì)于起弧、收弧氣孔的清除，可以在起弧處稍做停頓，便于氣體浮出熔池，或者采用搭接起弧、收弧是解決起弧、收弧氣孔的最有效方法；焊道完成后用4.0mm厚的碟形砂輪片去除凸形焊道。
熱焊過(guò)程中如果發(fā)生根焊燒穿，則不得采用半自動(dòng)保護(hù)焊進(jìn)行修補(bǔ)，否則會(huì)在修補(bǔ)焊道中出現(xiàn)密集氣孔。正確的工藝是發(fā)現(xiàn)燒穿時(shí)立即停止進(jìn)行半自動(dòng)保護(hù)焊，對(duì)根焊燒穿處特別是燒穿處的兩端進(jìn)行修磨成緩坡過(guò)渡，按根焊工藝要求用手工纖維素焊條對(duì)燒穿處進(jìn)行補(bǔ)焊，等補(bǔ)焊處焊縫溫度降到100度～120度時(shí)再按正常熱焊道半自動(dòng)保護(hù)焊工藝?yán)^續(xù)進(jìn)行焊接。
熱焊道工藝參數(shù)的選用原則是以對(duì)根焊道不產(chǎn)生燒穿為原則，盡可能采用高的的送絲速度和與送絲速度相匹配的焊接電壓，其優(yōu)點(diǎn)是：可以獲得高的焊接速度，高的送絲速度可以獲得大的熔深，大的電弧電壓可以獲得寬的熔池，這樣可以使根焊道清渣后殘留的渣，特別是根焊道車(chē)轍線(xiàn)內(nèi)隱藏的渣熔出，浮到熔池的表面，而且可以獲得凹型焊道，減輕熱焊道清渣勞動(dòng)強(qiáng)度。
熱焊道清渣原則上要求鋼絲輪進(jìn)行清渣，對(duì)于局部去除不了的渣要求砂輪去除。局部凸型焊道要求用4.0mm厚的碟形砂輪片打磨，去除凸出部分（主要發(fā)生在5：30－6：30點(diǎn)鐘位置），否則易產(chǎn)生柱狀氣孔。不允許在焊道上有焊渣，因?yàn)楹冈拇嬖趯⒂绊懱畛浜鸽娀?dǎo)電性，造成瞬間斷弧，形成局部密集氣孔。
4、填充焊
在保證熱焊道焊接質(zhì)量的前提下，才能進(jìn)行填充焊道，填充焊的焊接要求基本上和熱焊相同，送絲速度稍大于熱焊，電壓稍高于熱焊。在填充焊道完成后，要求2點(diǎn)－4點(diǎn)，8點(diǎn)－10點(diǎn)填充焊基本和母材表面平齊，所留坡口余量最大不得超過(guò)1.5mm，以保證蓋面焊時(shí)，立焊位置不會(huì)出現(xiàn)氣孔或者低于母材，必要時(shí)要求填充焊增加一道立填焊。立填焊只在填充焊道在2－4點(diǎn)鐘、10－8點(diǎn)鐘之間當(dāng)填充焊完成后，在上述位置其填充表面距坡口表面相差較多，如直接蓋面，完成焊道后，在上述位置會(huì)出現(xiàn)焊縫表面低于母材表面時(shí)才增加一道立填焊。立填焊必須起弧后一次完成，不得在焊接過(guò)程中斷弧，因?yàn)樵谶@一位置的焊接接頭很容易出現(xiàn)接頭密集氣孔。立填焊通常不作橫向擺動(dòng)，帶著熔池下行，可以在立焊位置獲得微凸或平的填充焊道表面，這樣可以避免蓋面焊縫表面出現(xiàn)凹形和焊道中心低于母材。立填焊的焊接工藝參數(shù)選用原則是相對(duì)高的焊接送絲速度，相對(duì)低的焊接電壓，這樣可以避免出現(xiàn)氣孔。
5、蓋面焊
在保證填充焊接質(zhì)量的前提下，才能進(jìn)行蓋面焊接。由于半自動(dòng)保護(hù)焊的高熔敷效率，蓋面焊時(shí)要特別注意焊接工藝參數(shù)的選用。而工藝參數(shù)選用的關(guān)鍵是送絲速度、電壓、后拖角、干伸長(zhǎng)和焊接速度。為避免產(chǎn)生氣孔，應(yīng)選用較高的送絲速度，較低的電壓（電壓較正常的和送絲速度匹配的電壓低一伏左右），較長(zhǎng)的干伸長(zhǎng)，對(duì)于焊接速度以保證焊接電弧始終位于焊接熔池的前方為原則。在5點(diǎn)－6點(diǎn)，7點(diǎn)－6點(diǎn)，可增大干伸長(zhǎng)改焊為推焊，這樣可以獲得較薄的焊道層，以避免在焊道的仰焊部位余高超高。為消除蓋面焊在仰爬坡部位和立焊部位產(chǎn)生接頭氣孔，在立焊部位通常必須一次焊完，在2點(diǎn)鐘－4點(diǎn)半鐘，10點(diǎn)鐘－8點(diǎn)半鐘嚴(yán)禁產(chǎn)生焊接接頭，以免氣孔的產(chǎn)生。為避免產(chǎn)生仰爬坡部位接頭氣孔，采用先焊4點(diǎn)半鐘－－6點(diǎn)鐘，8點(diǎn)半鐘－6點(diǎn)鐘之間焊縫，然后再焊12點(diǎn)鐘－4點(diǎn)半鐘，12點(diǎn)鐘－8點(diǎn)半鐘之間的焊縫，可以有效避免仰爬坡部位接頭氣孔的產(chǎn)生。蓋面焊的焊接工藝參數(shù)基本上和熱焊相同，只是需要送絲速度稍大一些。
6、半自動(dòng)保護(hù)焊焊接缺陷的控制
半自動(dòng)保護(hù)焊的操作的關(guān)鍵是應(yīng)勢(shì)利導(dǎo)，焊接過(guò)程中始終保持焊接電弧位于焊接熔池的前方和薄層快速多道焊是所有焊接缺陷克服的關(guān)鍵，切忌硬性獲得大的單層焊道厚度，并要注意焊接過(guò)程的穩(wěn)定，焊接質(zhì)量主要是與送絲速度，焊接電壓，干伸長(zhǎng)度，后拖角度，焊接行走速度這五大焊接工藝參數(shù)有關(guān)，改變?nèi)魏我粋€(gè)，其余四個(gè)參數(shù)都要做相應(yīng)的調(diào)整。
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