楊燕

(四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610213)

STT根焊技術(shù)在管道焊接中的應(yīng)用

楊燕

(四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)任公司，四川 成都 610213)

分析了STT根焊技術(shù)的特點(diǎn)、原理，闡述了STT焊接坡口形式，焊接工藝參數(shù)中送絲速度、基值電流、峰值電流等對(duì)焊道成形的影響以及焊接工藝參數(shù)的設(shè)置。針對(duì)STT焊接操作技術(shù)，詳細(xì)介紹了STT根焊在不同焊接位置時(shí)的后拖角、焊接干伸長(zhǎng)的控制、熔合性能的保證、焊接熔池的控制以及焊接運(yùn)弧、錯(cuò)口技術(shù)的處理技巧等，并總結(jié)了焊接飛濺過(guò)大、焊接密集氣孔、焊道熔合不良等常見(jiàn)焊接問(wèn)題及其解決措施。

STT；焊接原理；根焊；焊接工藝參數(shù)；焊接操作技術(shù)；焊接缺陷

1 STT焊接原理

STT技術(shù)是一種新型焊接方法，具有焊接速度快、焊縫成形好、焊接缺陷易控制、飛濺少、容易操作等特點(diǎn)。STT(Surface Tension Tremsfer)即表面張力過(guò)渡，是一種焊接熔敷金屬過(guò)渡機(jī)理。STT通過(guò)檢測(cè)電弧電壓，根據(jù)熔滴不同的過(guò)渡過(guò)程，適時(shí)調(diào)節(jié)焊接電流大小，從而達(dá)到電弧所需的熱量。解決了CO2氣保焊短路過(guò)渡飛濺大的技術(shù)難題，同時(shí)確保了焊接電弧穩(wěn)定，焊縫成形良好。典型的STT電流、電壓波形及熔滴過(guò)渡示意如圖1所示。

整個(gè)過(guò)程可分為6個(gè)階段。當(dāng)電弧在燃弧時(shí)形成一個(gè)熔滴后，焊接電流突然降低，形成負(fù)脈沖(相對(duì)基值電流而言)，減小了電弧對(duì)熔滴的排斥作用，從而誘導(dǎo)熔滴與熔池接觸短路，由于電磁收縮力減小，有利于熔滴與熔池的匯合，使熔滴金屬迅速流入熔池。然后，為加速短路液斷的形成，加大短路電流，由于電磁收縮力的作用，在焊絲一側(cè)形成液體縮頸——小橋；當(dāng)小橋即將爆斷時(shí)，再次減小電流，此時(shí)液體小橋受表面張力的作用而被拉斷，由于電流小，避免了小橋爆斷，也減少了飛濺，或基本無(wú)飛濺。

2 STT焊接工藝參數(shù)和對(duì)焊道成形的控制

2.1 坡口型式

焊接接頭坡口型式如圖2所示。

2.2 焊接工藝參數(shù)

焊接工藝參數(shù)如表1所示。

表1 焊接工藝參數(shù)

3 操作要點(diǎn)

(1)STT根焊常在時(shí)鐘位置12點(diǎn)～1點(diǎn)采用45°后拖角；在1點(diǎn)以后隨著焊接擺幅的減小，逐漸減小焊接后拖角，當(dāng)停止擺動(dòng)時(shí)，要求采用10°焊接后拖角，保持焊接電弧位于焊接熔池前方1／3處，以獲得良好的焊道與母材間的熔合性能。焊槍角度如圖3所示。

(2)應(yīng)特別注意干伸長(zhǎng)的控制，否則干伸長(zhǎng)過(guò)長(zhǎng)將導(dǎo)致熔合不良，具體表現(xiàn)為機(jī)械性能試驗(yàn)時(shí)焊縫背彎開(kāi)裂。焊接時(shí)要求保持焊接干伸長(zhǎng)6～8 mm。焊接導(dǎo)電嘴可以伸出焊接噴嘴10 mm，以便深入坡口內(nèi)部，保證合理的焊接干伸長(zhǎng)，從而獲得良好的焊接熔合性。焊前要求檢查焊接導(dǎo)電嘴是否位于噴嘴的中間，導(dǎo)電嘴和噴嘴是否安裝牢固、無(wú)晃動(dòng)，保護(hù)噴氣孔是否通暢無(wú)堵塞。焊絲干伸長(zhǎng)和導(dǎo)電嘴長(zhǎng)度如圖4所示。

(3)對(duì)焊接熔池的控制要求。STT對(duì)焊接熔池的控制與其他焊接方法有很大的不同，手工纖維素焊條打底焊靠的是焊接電弧的吹力，而STT半自動(dòng)根焊依靠的是焊接電弧的熔透能力，即依靠焊接電弧的熱量熔透能力獲得良好的熔合性能。因此，焊接時(shí)要求控制焊接電弧位于焊接熔池焊接方向前方，且焊接電弧應(yīng)跟著熔池走，而不是推著熔池走。

(4)熔合性能的保證。為保證良好的焊接熔合性能，要求根據(jù)焊縫坡口狀況調(diào)整焊接后拖角，在12點(diǎn)～2點(diǎn)，正常的焊接后拖角為45°，如果間隙過(guò)大，則適當(dāng)增大焊接后拖角；如間隙過(guò)小，則減小焊接后拖角，在2點(diǎn)～6點(diǎn)，常采用10°～20°后拖角，以保證根焊獲得良好的熔合性能。如果在此位置焊接后拖角過(guò)大，則造成根焊道背面未焊透或熔合不良，機(jī)械試驗(yàn)背彎開(kāi)裂，要求采用的后拖角所形成的焊接熔池在坡口背面兩側(cè)的母材上各有一個(gè)半月形的熔池，才能獲得熔合良好的STT根焊道。STT后拖角與根焊道成形如圖5所示。

圖5 STT后拖角與根焊道成形

(5)焊接運(yùn)弧。STT根焊要求作半月形運(yùn)弧，并要求在焊縫坡口一側(cè)起弧，作半月形橫向擺動(dòng)時(shí)在焊接電弧坡口兩側(cè)不作任何停留，直接作焊接橫向擺動(dòng)有助于增加焊接熔深；?；r(shí)要求在焊縫坡口壁上停弧，而不是焊縫坡口中間。STT半自動(dòng)根焊起弧、運(yùn)弧、收弧如圖6所示。

(6)錯(cuò)口技術(shù)的處理技巧。在管道施工中，錯(cuò)口無(wú)法避免且為標(biāo)準(zhǔn)所容許的，STT根焊時(shí)，采用如圖7所示方法可有效避免根焊未熔合。

4 典型焊接缺陷的克服

STT根焊時(shí)的典型焊接缺陷及解決措施如表2所示。

表2 根焊時(shí)的典型焊接缺陷及解決措施

5 STT焊的優(yōu)點(diǎn)

STT焊的焊接效率是TIG焊的3～5倍，并且STT焊保護(hù)氣體比TIG焊保護(hù)氣體便宜。與纖維素焊條根焊相比，STT焊基本上不產(chǎn)生熔渣和飛濺，焊接時(shí)的層間清理要比焊條電弧焊容易得多，提高了工效，節(jié)省了清理費(fèi)用。STT根焊厚度可達(dá)3.5～4.5 mm，而纖維素焊條根焊后經(jīng)過(guò)層間焊道清理打磨后一般只有1.5～2.5 mm，因此其焊接效率高于纖維素焊條根焊。綜合比較后可知，STT焊所需成本是TIG焊的1／3，與SMAW相比節(jié)約65%～80%。

6 結(jié)論

STT根焊技術(shù)現(xiàn)已成功應(yīng)用于西氣東輸工程中，不僅經(jīng)濟(jì)效益良好，且焊接質(zhì)量也相當(dāng)可靠。在以后的長(zhǎng)輸管道建設(shè)中，特別是大管徑管道焊接中，STT根焊技術(shù)必將成為新型根焊技術(shù)的發(fā)展方向。

Research and application of STT root Welding process in the pipe welding

YANG Yan
(Sichuan Oil and Gas Field Construction Co.，Ltd.，Chengdu 610213，China)

This paper analyzes the characteristic and the working principle of the STT root welding technology，expatiate on the joint design，the influence of wire feed rate，base value current，peak value current on the appearance of weld and the setting range of welding parameter.Some operative technique to ensure the welding quality is particular introduced in the paper.Besides，the article summarizes some usual problems such as excessive spatter，porosity，poor fusion and measures to solve them.

STT；welding principle；root welding；welding parameter；welding operative technique；welding defect

TG457.6

B

1001-2303(2010)01-0093-04

2008-11-22；

2009-09-06

楊 燕(1970—)，女，四川富順人，學(xué)士，主要從事石油管道的焊接工藝評(píng)定及焊接工藝管理工作。