药芯焊丝自保护焊在天然气管道工程中的应用.pdf

焊接技术第3 5卷第3期2 0 0 6年6月 转后面一组焊嘴,在圆环的一侧引出。 2 . 3调整工艺参数 笔者还对钎焊工艺、工艺参数以及钎焊程序分别进行了 改进调整。 在钎焊工艺研究过程中,要求钎料送丝气缸提前动作, 增加一个预热步骤,送丝完成后焊炬的升起也增加了一个延 时动作;上述措施的采用,虽然时间较短,但对焊接是极为 重要的;对于S管的焊接,采用对称2 梅花形火焰焊嘴;对于D 管的焊接,处在上面的是2 梅花形焊嘴,而处在下面的加热点 位置的焊嘴型号适当加大,其送丝点位置选择在相贯线上部。 此外,对钎焊加热时间、送丝气缸延时时间、送丝预热时间、 送丝完成时间,焊炬的抬起延时时间,以及燃气、氧气的压 力、流量进行了重新调整及优化。 钎焊参数为丙烷气 二级减压0 . 0 5 M P a;燃气流量 0 . 4 m 3/ h ;氧气 二级减压0 . 3 2 M P a;氧气流量0 . 7 5 m 3/ h ;焊 接加热时间2 . 5s;送丝气缸延时时间1 . 3s;送丝 预 热 时 间 0 . 4s;送丝完成时间0 . 5s;焊炬抬起延时时间0 . 3 s;送丝量 2 . 2m m;钎料X J Q - 3 0 P 1 . 2 m m。 3结论 通过采取上述措施,很好地解决了冷暖空调器四通阀自 动火焰钎焊中遇到的难题,替代了以前手工焊的落后工艺, 降低了操作者的劳动强度,改善了工作环境,生产效率大幅 度提高,减少了钎焊操作人员数量,节约了资源。通过改进 调整,设备的使用性能完全满足了自动火焰钎焊的要求,使 用单位非常满意,给予了极高的评价。 文章编号1 0 0 2 - 0 2 5 X2 0 0 60 3 - 0 0 3 4 - 0 2 在我国“西气东输”大型管道工程建设中,传统的焊条 电弧焊工艺已不能满足工程的需要,而由半自动药芯焊丝自 保护焊所取代。该工艺的采用能有效地降低工程成本、缩短 工期、提高劳动生产率,因此具有广阔的应用前景。在2 0 0 5 年北京六环路天然气管道施工中,为使药芯焊丝自保护焊工 艺更好地应用到该工程中,制定了合理的焊接工艺,解决了 该工程施工中出现的问题。 1工艺特点 与焊条电弧焊相比,焊条电弧焊与半自动药芯焊丝自保 护焊组合的焊接工艺具有如下特点①焊缝成形美观,合格 率高;②抗风能力强,风速小于1 2m/ s时不需要采取任何防护 措施,特别适用于野外施工作业;③可连续送丝,焊接过程 中引弧和熄弧少,使焊道中的接头减少,减小了焊接缺陷产 生的可能性;④焊丝熔敷效率高,药皮脱渣性好,焊接热输 入大,可降低焊缝冷却速度,有助于焊缝中扩散氢的逸出, 并减少和防止出现裂纹,生产效率约为焊条电弧焊的2 ～ 4倍; ⑤生产成本低,半自动药芯焊丝自保护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;⑦2种焊接工 艺联合应用的互补性好。根焊采用纤维素型焊条,可减小烧 穿的可能性,根焊成形好,能提高合格率和生产率,弥补了 半自动焊不能进行根焊的缺点。 2焊接工艺 2 . 1管材化学成分及其力学性能 工程中所用管材为X 7 0螺旋 双 面 埋 弧 焊 钢 管, 规 格 为 10 1 6m m 1 4 . 6m m,其主要化学成分及力学性能见表1。 2 . 2焊材化学成分及其力学性能 根焊采用奥地利B O E H L E R公司生产的F O XC E LE 6 0 1 0纤 维 素 型 焊 条 , 直 径4 . 0m m。 填 充 焊 及 盖 面 焊 均 采 用 美 国 H O B A R T公司生产的F A B S H I E L D8 1 N 1药芯焊丝,牌号E 7 1 T 8 - N i 1 J,2 . 0m m,其σb 5 5 9M P a,σs 4 7 6M P a,δ 2 9 。E 6 0 1 0 药 芯 焊 丝 自 保 护 焊 在 天 然 气 管 道 工 程 中 的 应 用 刘婧1,姜国庆2,罗启民1 1 .天津市管道工程集团有限公司,天津3 0 0 0 4 1;2 .中国石化集团 第四建设公司,天津3 0 0 2 7 0 摘要介绍了半自动药芯焊丝自保护焊与焊条电弧焊组合的焊接工艺在天然气输送管道焊接工程的应用,该焊接技术具有生产成本低、 生产效率及一次焊接合格率较高的特点,因此在大口径天然气管道施工中具有较好的推广应用价值。 关键词药芯焊丝自保护焊;天然气管道;应用 中图分类号T G 4 4 4 . 2文献标识码B 收稿日期2 0 0 6 - 0 2 - 2 0;修回日期2 0 0 6 - 0 3 - 1 3 表1 X 7 0管线钢化学成分及力学性能 CS iM nSPσb/ M P a σs/ M P aδ 0 . 0 5 00 . 2 0 01 . 5 9 00 . 0 0 30 . 0 1 16 8 55 4 03 7 力学性能化学成分 质量分数 工艺与新技术 3 4 We l d i n gT e c h n o l o g y V o l . 3 5 N o . 3 J u n . 2 0 0 6 焊条和E 7 1 T 8 - N i 1 J焊丝适用于X 4 2 ～ X 7 0级管材的焊接,其化学 成分见表2。 2 . 3焊接设备 根焊采用山东山大华天科技股份有限公司生产的Z X 7 - 4 0 0 S TGP向下焊焊机,填充及盖面焊均采用重庆运达机电 设备制造有限公司生产的Z D 7 - 5 0 0多功能半自动焊机,配用 Y D - 1 2 0型便携式送丝机。 2 . 4焊接接头设计 对接钢管的焊接接头坡口形式、尺寸及焊道分布示意图如 图1所示 管道组对后的对口错边量应尽量控制在2 m m之内 。 2 . 5焊前准备 1清除坡口及其两侧各2 0 ～ 3 0m m范围内的杂物及氧化 皮,将原螺纹管管端1 0m m范围内的螺纹余高磨掉,使其呈 3 0 仰角平缓过渡。 2采用氧乙炔焰对坡口进行预热,预热温度为1 0 0 ～ 2 0 0℃,预热范围为坡口两侧各大于5 0m m,保证坡口处预热 均匀。焊前用钢丝刷清除预热时产生的氧化皮及烟尘。 3准备环焊缝对接用内对口器。 2 . 6焊接参数 焊接层数为6层 图1 b ,根焊采用焊条电弧焊,填充及 盖面焊均采用药芯焊丝自保护向下焊。经工艺试验确定的焊 接参数见表3,极性均为直流正接。 2 . 7焊接工艺评定 按S Y/ T0 4 5 2 2 0 0 2石油天然气金属管道焊接工艺评 定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、弯曲及冲击韧性试验。焊接工艺评定试 验结果表明,焊接接头的各项指标均符合要求。 3注意事项 经过大量试验与实践 , 对焊接工艺进行了多次调整 后,笔者认为在焊接过程中 需要注意以下几项。 ①由于管径大,为保证 焊缝受热均匀,施焊时由2 名焊工同时在甲、乙两位置 对称施焊,焊接位置及方向 如图2所示。 ②填充层及盖面层焊接引弧时焊丝伸出长约为1 0m m,重 新引弧时应将伸出的焊丝端头剪掉,以便于引弧。焊接过程 中应保持焊丝的伸出长,仰焊时可将焊丝伸出长适当加长至 1 5 ～ 2 0m m,但不宜太长,以避免因焊丝伸出太长造成过热发 红,降低焊缝的力学性能。根焊与第1层填充焊之间的时间间 隔不宜超过5m i n,道间温度不大于1 0 0℃。 ③填充层焊至低于母材表面0 . 5m m为宜,焊枪摆幅应根 据焊道两侧母材边缘适当调整,使坡口两侧熔合良好,但不 能破坏坡口。 ④每层焊后,用砂轮机及钢丝刷将焊缝表面的残渣及表 面缺陷清除干净。 ⑤接头处用砂轮机磨削后再进行下一层焊接,以免产生 夹渣及未焊透等缺陷。 ⑥盖面层焊接时适当摆动,使坡口两侧母材充分熔合, 以减少焊接缺陷,保证焊缝质量。但摆动幅度不宜过大,避免 造成焊缝中心内部凹陷。底口部位熄弧时应适当停留并适当增 加焊丝的伸出长,以减小弧坑及减少由熄弧可能带来的缺陷。 ⑦药芯焊丝对焊接参数要求高,尤其是对电弧电压的精 确度要求极为严格,波动幅度在0 . 5V以内。焊工操作不当及 焊接参数选配不合理都容易产生气孔,尤其在盖面层焊接时 更易发生。因此,施焊焊工要掌握正确的焊接操作方法,不 断总结操作经验,才能有效防止焊接缺陷的产生。 4结论 半自动药芯焊丝自保护焊与焊条电弧焊联合应用,可以 优势互补,提高了焊接速度和焊接质量,降低了生产成本。 采用该工艺施焊的标段,焊缝一次合格率超过9 9 . 4 ,焊接施 工周期比仅采用焊条电弧焊缩短了4 0d。无论是焊缝质量还是 工程进度均受到了甲方和监理人员的好评,同时为本公司今 后承接同类工程积累了经验。 作者简介刘婧 1 9 7 8 ,女,助理工程师,主要从事管道焊接 技术研究、管道工程试验分析及焊接技术培训. 表2焊材化学成分 质量分数 焊材牌号CS iM nSPN iVA l E 6 0 1 00 . 1 2 0 0 . 1 4 0 0 . 4 3 0 0 . 0 1 2 0 . 0 1 3 E 7 1 T 8 - N i 1 J 0 . 0 2 3 0 . 0 6 3 0 . 9 0 1 0 . 0 0 3 0 . 0 0 70 . 8 7 80 . 0 0 40 . 7 3 1 表3焊接参数 焊层焊材牌号 焊材直径 / m m 焊接电流 / A 电弧电压 / V 送丝速度 /c mm i n - 1 根焊E 6 0 1 04 . 07 5 ～ 8 53 2 ～ 3 5 填充12 . 01 8 0 ～ 2 2 02 0 ～ 2 31 9 0 填充22 . 01 8 0 ～ 2 2 02 0 ～ 2 52 0 5 填充32 . 01 8 0 ～ 2 2 02 0 ～ 2 52 0 5 填充42 . 02 1 0 ～ 2 3 02 1 ～ 2 62 1 6 盖面2 . 01 9 0 ～ 2 1 02 0 ～ 2 52 0 5 E 7 1 T 8 - N i 1 J 图2焊接位置及方向 甲 乙 工艺与新技术3 5 _ _