薛 慧，孔繁榮

（中國(guó)石油天然氣管道第二工程公司培訓(xùn)中心，江蘇 徐州 221008）

X80管線鋼低氫焊條根焊技術(shù)

薛 慧，孔繁榮

（中國(guó)石油天然氣管道第二工程公司培訓(xùn)中心，江蘇 徐州 221008）

目前我國(guó)大直徑長(zhǎng)輸管道大部分采用X80管線鋼，X80鋼根焊道的焊接常采用管道全位置自動(dòng)焊、STT和RMD半自動(dòng)焊、鎢極氬弧焊以及焊條電弧焊等工藝。管道全位置自動(dòng)焊設(shè)備昂貴、適應(yīng)性差。STT和RMD半自動(dòng)焊焊接時(shí)靈活性較差，必須嚴(yán)格防風(fēng)措施。鎢極氬弧焊的抗風(fēng)能力差且焊接效率太低。低氫焊條電弧焊雖操作難度大且焊接效率不高，但靈活性強(qiáng)、焊接接頭力學(xué)性能好且設(shè)備簡(jiǎn)單，適應(yīng)于返修、連頭和不良地段的焊接。詳細(xì)介紹了X80管線鋼低氫焊條根焊焊道的焊前準(zhǔn)備、焊接操作技術(shù)及焊接工藝參數(shù)。

焊管；X80；焊接；焊條電弧焊；根焊道；操作要點(diǎn)

1 概 述

我國(guó)長(zhǎng)輸管道工程焊接在20世紀(jì)80年代以前全部采用焊條電弧上向焊技術(shù)。80年代引進(jìn)了焊條下向焊技術(shù)，采用的是纖維素焊條。90年代引進(jìn)了自保護(hù)藥芯焊絲下向焊技術(shù)。纖維素焊條下向焊具有工藝性能好、操作簡(jiǎn)單、焊接效率高（與焊條上向焊相比）、焊縫無(wú)損檢測(cè)合格率高等優(yōu)點(diǎn)，很快得到了推廣。自保護(hù)藥芯焊絲下向焊具的焊接效率更高、焊縫無(wú)損檢測(cè)合格率也更高、操作較為簡(jiǎn)單、無(wú)需外加保護(hù)氣體和常規(guī)情況下無(wú)需采取防風(fēng)措施等優(yōu)點(diǎn)，所以得到了更快的推廣，目前80%以上的長(zhǎng)輸管道工程采用自保護(hù)藥芯焊絲焊接。但是，纖維素焊條和自保護(hù)藥芯焊絲也存在缺點(diǎn)，纖維素焊條焊接的焊縫含氫量高，焊縫的塑性和韌性較差。自保護(hù)藥芯焊絲焊接的焊縫存在不適應(yīng)根焊道焊接和焊縫沖擊功離散率較大的缺點(diǎn)。隨著長(zhǎng)輸管道的輸送量、輸送壓力和對(duì)輸送安全要求的不斷提高，對(duì)管線鋼的強(qiáng)度、韌性的要求越來(lái)越高，隨之而來(lái)的是對(duì)焊接接頭的性能也提出了更高的要求。目前我國(guó)大直徑長(zhǎng)輸管道大部分采用的是X80鋼，纖維素焊條已不能滿足X80鋼對(duì)塑性和韌性的要求。目前我國(guó)X80鋼根焊道的焊接只能采用管道全位置自動(dòng)焊、STT和RMD半自動(dòng)焊、鎢極氬弧焊、焊條電弧焊等工藝，管道全位置自動(dòng)焊存在設(shè)備昂貴和適應(yīng)性差的缺點(diǎn)。STT和RMD半自動(dòng)焊是X80鋼焊接的主要根焊技術(shù)，但存在焊接時(shí)必須嚴(yán)格防風(fēng)和靈活性差的缺點(diǎn)。鎢極氬弧焊的主要缺點(diǎn)是抗風(fēng)能力差和焊接效率太低等缺點(diǎn)。低氫焊條電弧焊雖然操作難度大，焊接效率也不高，但其具有靈活性強(qiáng)、焊接接頭力學(xué)性能好和設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。所以焊條電弧焊特別適應(yīng)于返修、連頭和不良地段的焊接。

2 焊前準(zhǔn)備

焊前準(zhǔn)備是確保焊接質(zhì)量的基礎(chǔ)。由于低氫型焊條焊接接頭的力學(xué)性能特別是抗裂性能較纖維素焊條高，但工藝性能較纖維素焊條要差，所以焊前準(zhǔn)備要比纖維素焊條更加認(rèn)真細(xì)致。

（1）按照焊接工藝規(guī)程的要求檢查坡口。

（2）坡口以及兩側(cè)100mm內(nèi)應(yīng)清理干凈，20mm范圍內(nèi)應(yīng)露出金屬光澤。

（3）組對(duì)間隙應(yīng)為3～4mm；錯(cuò)邊量應(yīng)控制到最小，且應(yīng)均布在圓周上，最大錯(cuò)邊量不得超過(guò)3mm。

（4）按焊條說(shuō)明書的要求對(duì)焊條進(jìn)行烘干，低氫焊條的烘干溫度通常為350～400℃，恒溫時(shí)間為1～2h。烘干后的焊條應(yīng)放于100～150℃的保溫箱中。從保溫箱中取出的焊條應(yīng)放在焊條保溫筒中，隨用隨取。從保溫箱中取出的焊條應(yīng)在4h內(nèi)用完，沒(méi)有用完的焊條應(yīng)進(jìn)行重新烘干，但重復(fù)烘烤次數(shù)不得超過(guò)兩次。

（5）低氫焊條的抗風(fēng)能力較差，焊接環(huán)境的風(fēng)速不應(yīng)超過(guò)5m/s，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)5m/s時(shí)，必須采取防風(fēng)措施 （如加防風(fēng)棚和將管道的兩端封住等），否則應(yīng)停止焊接。

（6） 如果焊接環(huán)境的濕度較大時(shí)，應(yīng)采取防護(hù)措施，當(dāng)焊接環(huán)境的相對(duì)濕度超過(guò)90%，應(yīng)停止焊接。

3 焊接操作技術(shù)

目前我國(guó)焊接X(jué)80管線鋼焊條電弧焊根焊采用的焊條大部分是E7016（LB-52U）焊條，通常采用的焊條規(guī)格是φ3.2mm。E7016（LB-52U）焊條具有良好的工藝性能，特別適應(yīng)于管道根焊道的焊接。此焊條電弧燃燒穩(wěn)定，焊縫成形美觀，并具有良好的塑性、韌性和抗裂性。

3.1 確定焊接電流

焊接電流是焊條電弧焊最重要的參數(shù)，焊接電流必須在焊接工藝規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi)，E7016（LB-52U）焊條通常采用80～110 A的焊接電流，此焊條在65 A焊接電流的情況下電弧仍能穩(wěn)定燃燒。焊接電流應(yīng)根據(jù)鋼管壁厚、坡口角度、鈍邊厚度、間隙大小和焊接位置對(duì)焊接電流進(jìn)行調(diào)整。鋼管壁厚大焊接電流也應(yīng)適當(dāng)大些，坡口角度大焊接電流應(yīng)適當(dāng)小些，鈍邊厚度大焊接電流應(yīng)適當(dāng)大些，組對(duì)間隙大焊接電流應(yīng)適當(dāng)小些。通常平焊位置的電流最大，立焊位置次之，仰焊位置最小。當(dāng)焊工的操作水平較高時(shí)，也可選用一個(gè)中間的焊接電流，從仰焊位置一直焊接到平焊位置。

3.2 定位焊

當(dāng)采用內(nèi)對(duì)口器時(shí)，應(yīng)將全部根焊焊道焊接完后，方可撤離對(duì)口器；當(dāng)采用外對(duì)口器時(shí)，應(yīng)均布焊接完成50%以上的根焊焊道，方可撤離對(duì)口器。

3.3 焊接順序

應(yīng)首先在 1～2 點(diǎn)、 4～5 點(diǎn)、 7～8 點(diǎn)、 10～11點(diǎn)間各焊接約100mm長(zhǎng)的焊道，將兩管初始定位。然后再焊接其他位置的焊道，初始定位焊位置及順序和焊接順序分別如圖1和圖2所示。

圖1 初始定位焊的位置及順序

圖2 焊接順序

3.4 焊接操作要點(diǎn)

（1）起焊點(diǎn)應(yīng)在過(guò)6點(diǎn)20～60mm的位置，根據(jù)鋼管直徑確定過(guò)6點(diǎn)的長(zhǎng)度，管徑大應(yīng)長(zhǎng)些，管徑小應(yīng)小些。

（2）應(yīng)在坡口內(nèi)引弧，不可在坡口外的任何位置引弧。

（3）采用短弧焊接，并且焊條擺動(dòng)的頻率和速度要均勻。

（4）在坡口內(nèi)引弧拉至根部待形成熔池后，將電弧上頂至根部并使之形成熔孔，電弧壓住熔孔，采用小幅度的鋸齒形或小幅度的前后往返運(yùn)弧方法，除運(yùn)弧幅度小外還要保持一定的上頂力度，以防產(chǎn)生內(nèi)凹現(xiàn)象。

（5）當(dāng)組裝間隙合適，也可采用壓低電弧的直線運(yùn)條法，仍能獲得良好的焊縫成形。采用直線運(yùn)條法焊接，要求焊工具有良好的操作水平和電弧控制能力。

（6）鋼管軸向焊接時(shí)的焊條角度應(yīng)為90°，周向焊接時(shí)焊條角度應(yīng)為70°～90°，如圖3所示。

圖3 焊條角度示意圖

（7） 當(dāng)焊至 8～10 點(diǎn)(或 4～2 點(diǎn))位置時(shí)， 可采用劃小幅圓圈的運(yùn)弧方法進(jìn)行焊接，與焊接6點(diǎn)位置相比，焊條在坡口根部的頂送力度應(yīng)略小些，以免背面焊道過(guò)高。

（8） 當(dāng)焊至10～12 點(diǎn)（或 2～12 點(diǎn)）位置時(shí)，要適當(dāng)加快運(yùn)弧的頻率，可采用沿坡口根部往左右坡口面上運(yùn)弧方法，這樣能有效的控制熔孔及熔池幾何形狀，防止背面產(chǎn)生過(guò)瘤缺陷。當(dāng)觀察到熔孔稍有擴(kuò)大或熔池的顏色變淺就意味著馬上會(huì)發(fā)生過(guò)瘤，此時(shí)必須加快運(yùn)弧頻率或停下來(lái)改小焊接電流。

（9）每一根焊條的接頭處均需采用砂輪機(jī)將焊道接頭磨成緩坡狀，以利于接頭和焊道質(zhì)量。如果焊工的操作水平高，且換焊條的速度快，也可以不需打磨，直接接頭。

4 焊條電弧上向焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊工藝參數(shù)

焊條電弧上向根焊、自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)填充焊、蓋面焊道焊接工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 焊接工藝參數(shù)

5 結(jié)語(yǔ)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，有不少人對(duì)焊條電弧焊產(chǎn)生片面的認(rèn)識(shí)，認(rèn)為焊條電弧焊是落后焊接方法的代表。焊條電弧焊用的越少，焊接技術(shù)就越先進(jìn)。這樣的認(rèn)識(shí)是片面的，也是不符合實(shí)際的。焊條電弧焊仍是一種最成熟，也是一種應(yīng)用最廣泛的焊接方法。焊條電弧焊以設(shè)備簡(jiǎn)單、適用范圍廣（幾乎可焊接所有的金屬材料和所有的金屬結(jié)構(gòu)）和操作靈活等優(yōu)點(diǎn)，目前仍是不可缺少的重要焊接方法，就是將來(lái)也有其廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域。

［1］中國(guó)焊接協(xié)會(huì)培訓(xùn)工作委員會(huì)．焊工取證上崗培訓(xùn)材料[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996．

［2］盧本．焊接自動(dòng)化基礎(chǔ)[M]．武漢：華中工學(xué)院出版社，1985．

［3］鄒增大．焊接材料、工藝及設(shè)備手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001．

［4］中國(guó)焊接學(xué)會(huì)等．焊工手冊(cè)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998．

［5］中國(guó)焊接學(xué)會(huì)等．國(guó)際焊工培訓(xùn)[M]．哈爾濱：黑龍江人民出版社，2002．

［6］丁建生．金屬學(xué)與熱處理[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004．

［7］李頌宏．實(shí)用長(zhǎng)輸管道焊接技術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009．

［8］李頌宏．熔化焊接與熱切割作業(yè)[M]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2011．

［9］楊春利，林三寶．電弧焊基礎(chǔ)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003．

［10］王長(zhǎng)忠．焊接安全知識(shí)[M]．北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2008．

Low-hydrogen Electrode RootWelding Technology of X80 Pipeline Steel

XUE Hui,KONG Fanrong
（Training Center of CNPC the Second Engineering Company,Xuzhou 221008,Jiangsu,China)

At present,X80 pipeline steelmostly was used in large diameter long-distance pipeline in China.In X80 steel root welding,it usually adopts all position automatic welding,STT and RMD semi-automatic welding,tungsten argon arc welding,shielded metal arc welding,etc.The equipment of pipeline all position automatic welding is expensive,poor adaptability;windproofmeasuresmustbe strictly controlled in STT and RMD semi-automatic welding;The poor ability to resist the wind for tungsten argon arc welding and itswelding efficiency is too low.Although high operation difficulty and low welding efficiency for low hydrogen electrode arc welding,but it is with good flexibility and simple equipment,the mechanical properties of welded joint are good,suitable for welding repair,butt welding and welding in bad location.In this article,it detailedly introduced preparation before welding,welding technology and welding parameters for X80 pipeline steel low-hydrogen electrode rootwelding bead.

welded pipe;X80;welding;electrode arc welding;rootwelding bead;operation points

TE973.3

B

1001－3938（2015）11-0041-03

薛 慧（1985—），女，畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東），工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)就職于中國(guó)石油天然氣管道第二工程公司培訓(xùn)中心，從事職工培訓(xùn)及焊工考試工作。

2015-09-08

羅 剛