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项目施工中管道手工焊条连弧打底焊接技术

2016-11-15  文和3


 2011年,我公司承接的沙特阿美公司的Wasea 项目管道施工中,由于当地没有氩气和钨极氩弧焊设备,不能采用国内惯例管道根部采用氩弧焊打底的成熟焊接工艺。为了保证管道打底焊质量, 怎样进行对管道根部焊接,成为焊接难题。


经过和相关技术人员、焊接技师研讨,决定采用手工焊条连弧打底焊接技术进行管道打底焊。经过焊接工艺评定,确保了该项工艺的正确性,顺利完成此项焊接任务。


1    管道材质


本次施工焊接管道材质为X65与X60,规格Ф350mm×15.9mm,这两种钢管都具有很高强韧性和良好的焊接性,主要用于输油气管线。其化学成分和力学性能见表1、表2。


2    焊前准备
2.1    焊接设备


管道焊接采用美国林肯INVERTEC V350-PRO 焊机,此焊机可用于手弧焊、TIG焊、熔化极气保焊等,性能可靠。
2.2    焊接材料


焊材采用ESAB公司生产焊条,牌号为E8018 -G,规格分别为Ф2.5mm×350mm、Ф3.2mm×450mm,其化学成分见表3。


3    焊前清理

      

采用单边V型坡口型式,角度35°,钝边1.5~ 2mm,如图1所示。焊前用角向磨光机将坡口表面及内外边缘20mm范围内的水、锈、油污、氧化皮清理干净。
 


施工管道


 4    焊缝组对


由于甲方对管口内部质量要求很严格,为保证管口内部成型美观,管口组对采用“搭桥”方式。采用四个铁块对管口均匀分布固定点焊, 这样点固焊缝,焊接时可以减少焊接接头,降低焊缝间隙收缩量,并保证焊缝内部质量。


点固时注意焊缝间隙,保持在2~3mm。如果间隙太小,容易出现未熔合、未焊透和夹渣等缺陷。间隙过大则容易烧穿,出现焊肉下坠和气孔缺陷。正式打底焊接时,桥接点固点采用砂轮机磨掉,点固示意如图2。、


5    打底焊接
为了在焊接过程中便于掌握焊条的角度,减轻焊接电缆在弯曲时别劲,保持匀速运条,打底焊接时,采用300A的小焊钳,35m2软焊接电缆。由于管径大于Φ350mm,需要两名焊工同时进行对称焊接(注:ASMEWPS-8标准要求大于Φ350mm的管道需采用双人对称焊)。
以管口2G位置垂直固定焊接为例,叙述手工焊条连弧焊接要点。打底用规格为Φ2.5mm的焊条,焊机极性采用直流正接,可以增强焊条的穿透力。


引弧时首先在下坡口处点焊一点,再在对应的上坡口引弧与下坡口点焊处连接,待形成熔池后向前运条,采用斜圆圈法运条方式,焊条端部紧顶上下坡口,但不能顶得太死, 否则容易粘焊条,或出现烧穿形成焊瘤。


运条速度与焊条的熔化速度相同,带着熔池向前运动,焊条与管道切点的角度在60°~70°之间,焊条与管道立面的夹角在65°左右,如图3所示。 


注意第一根焊条引弧时或在每根焊条的接头处,容易发生磁偏吹现象,产生气孔或者夹渣缺陷,克服的方法有两个:

 

①如果发现偏吹现象,立即停止焊接,改变地线夹的位置,直至偏吹减弱。


②采用改变焊条角度的方法,焊条端部顶住熔池,运条方向与偏吹方向相反。
每根焊条焊完后,都要用磨光机将收弧点打磨成斜缓坡,注意把缩孔磨掉,坡度控制在60°左右,便于下一根焊条接头。
第二根焊条引弧时,从上坡口向后快速拉, 待铁水在接头处熔池完全铺开,接着将焊条往里顶,听到“噗”的声音后,开始向前画斜椭圆圈运条。打底到点固位置时,用磨光机将点固的铁块磨掉,点固的焊点清理干净。


打底快结束时,由于焊缝收缩,致使焊缝间隙变小,需要开坡口,用磨光机将上下坡口均匀打磨,直到间隙达到焊接规定的要求再进行焊接。打底焊结束后,用磨光机将焊道上下打磨干净,保证没有夹沟、焊渣,以满足填充层焊接。内部焊缝成形效果见图4。  



 6    填充焊接


填充时应首先将焊机的极性改变为直流反接,焊接时熔深大,不易出现气孔。采用Ф3.2mm 规格的焊条,将电流值适当调大。


由于采用的焊条比国内的要长100mm,所以在引弧时为了增加焊接时的稳定性,采用左手拿焊条的中间部位,右手握住焊把,运条方式还是采用直线型,如果遇到比较宽的焊缝,也可以采用画斜圆圈法。


焊条角度同打底焊一样。填充层数根据管道的厚度而定,第一层填充一遍,第二层填充两遍,焊条走直线,且第二道焊接时,熔池应压在第一道的上三分之一处,以后依次类推,如图5所示。


为了尽量减少焊缝的热影响区,避免晶粒粗大和粗晶区范围大,每一层焊完后都要用测温枪测试层间温度不超过180℃。
从第二层开始,每一道焊缝最后结合处采用过渡法接头,即将最后结合处的焊道用磨光机打磨出斜坡,使焊条带着熔池沿着斜坡爬上第一道焊缝的三分之一处,而且每次接头都要错开20~30mm。如图6所示。  

7    盖面焊接        


当焊接第一道时,熔池要将下坡口的边缘熔掉0.5~1mm,保持焊条匀速前进,防止出现熔池下坠现象。焊接完毕用锉刀将飞溅打掉,采用钢丝轮将焊道表面清理干净,见图7。焊接工艺参数见表4。
   
8    结束语


按照甲方要求,由沙特阿美公司批准的专业探伤队伍对施焊焊缝进行检测。外观检测合格率100%,RT射线探伤合格率100%,探伤结果一次合格,完全达到甲方焊接工艺标准要求,受到高度好评。


通过本次焊接任务,使我们意识到, 练好焊工基本功的重要性。目前现场焊接大部分采用TIG焊打底,只有在遇到特殊管材和特殊部位时才用到焊条连弧焊打底,而要掌握这种技能, 需要扎实的焊接基本功。所以在焊接作业时要掌握多种技能,以便应对遇到的各类特殊问题。

  

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