■ 王銀飛，王 健，姜隆官，田文沖，劉建國

管道固定口機動焊是管子固定不動，焊接小車繞著楔形帶軌道轉動，從而實現(xiàn)管道全位置（平、立、仰）焊接的方法。管道固定口機動焊焊接裝置由焊接小車、行走軌道、自動控制系統(tǒng)等部分組成。焊接過程由機械和手持遙控器操作完成，受人為因素限制較小，可顯著提高焊接質量和效率，減輕操作人員的勞動強度。在大管徑、大壁厚管道的深度預制以及施工現(xiàn)場的部分固定口焊接具有很高的使用價值。

1.管道固定口機動焊優(yōu)缺點

管道固定口機動焊相對于其他焊接方法有以下優(yōu)點：

第一，管道固定口機動焊進行碳鋼實芯焊絲焊接時，采用80%Ar＋20%CO2混合氣體保護熔化極MAG焊（以下簡稱：管道固定口機動焊（MAG）），焊接時能夠顯著提高電弧穩(wěn)定性，熔滴細化，過渡頻率增加，增大電弧的熱功率，降低熔池的表面張力，熔池金屬的潤濕性好，焊道平鋪無凸起缺陷，飛濺大大減少，焊縫外觀成形美觀。采用混合氣體保護還可以改善熔深形狀，減少焊接完成后的清理，節(jié)能降耗，優(yōu)化焊接作業(yè)條件。

第二，管道固定口機動焊（MAG）時，焊縫平齊，可以連續(xù)焊接，減少了焊縫中的接頭，縮短了常規(guī)焊條更換時間，能有效地預防焊接缺陷的產生。

第三，管道固定口機動焊（MAG）與焊條電弧焊在相同的焊材用量時，所損耗的實芯MAG焊絲遠遠小于焊條電弧焊，可提高工效三倍以上。根據焊接數據反饋，管道固定口機動焊比焊條電弧焊更能在管道焊接中發(fā)揮降本增效的作用。

管道固定口機動焊有以下缺點：

第一，管道固定口機動焊的機頭和楔形帶軌道條件的制約，操作空間離焊口的距離不能＜500mm，施工現(xiàn)場焊接受到一定限制。

第二，管道固定口機動焊設備配套的機頭、控制箱、控制電纜等較多，設備轉場不方便，一次性投入高。施工現(xiàn)場由于不同的管徑較多，楔形帶軌道組裝還需根據實際情況增加模塊支撐，組裝調整時間較長。

第三，管道固定口機動焊（MAG）對焊接參數要求較高，尤其是對弧壓和氣體配比的精確度要求較為嚴格。需要焊工熟練的掌握焊接參數調整規(guī)律，如果焊工操作不當以及焊接參數選配不當，仰焊部位熔池不易控制。

第四，管道固定口機動焊（MAG）屬于氣體保護焊，抗風能力差，在風速＞2m/s的條件下需要及時做好防風措施。

第五，焊接過程中根據實際情況進行微調節(jié)后的焊接參數不能儲存到設備上，再次焊接時需重新設定合適的參數，增加了操作難度。

2.焊接缺陷分析及預防措施

（1）氣孔 施工現(xiàn)場焊接中產生的氣孔，主要是由于焊接區(qū)的防護措施不到位，造成空氣侵入導致氣孔。焊接過程中影響保護效果的主要因素是電弧長度和電弧的穩(wěn)定性、保護氣體純度和流量。

預防氣孔措施：應嚴格控制電弧長度，影響電弧長度的焊接參數是電弧電壓。同時還應認真調節(jié)焊接電流和電壓的配備比，特別是電弧電壓，在保證熔寬的前提下盡量采用短弧焊。應對導絲軟管和焊槍彎管經常清理，保證焊絲輸送流暢。仔細檢查地線與焊件是否接觸良好，若接觸不良，會導致電弧不穩(wěn)。施焊空間做好防風措施。

（2）未熔合 產生未熔合的缺陷原因有多種：焊接電流與電壓匹配不合適；電流小，焊接速度快；電弧挺度不夠；產生的熱能量不夠；致使母材坡口或先焊金屬未能熔化；電流過大熔敷金屬過多，在母材邊緣還沒有達到熔化的溫度就覆蓋過去而產生未熔合；焊槍角度偏向一側而另一側尚未熔化就被填充金屬掩蓋；焊前待焊部位清理不干凈等原因均有可能導致未熔合。

預防措施：嚴格控制焊接電流與電壓；調整合適的氣體配比；合理布置焊層道數，盡量多層多道焊，嚴格控制每一層的厚度；焊絲的干伸長度要合適，不宜過短；焊前仔細清理待焊部位，直至露出金屬光澤。

表1 焊接材料化學成分（質量分數） （%）

表2 熔敷金屬力學性能（保護氣體80%Ar＋20%CO2）

3.焊接材料選用

根據施工現(xiàn)場管道焊接位置（5G水平固定）、焊接特點，以碳鋼管道A106.Gr.B為例，管道規(guī)格為φ406mm×30mm，使用的焊絲牌號CHW－50C6，焊絲直徑1.2mm，焊材的化學成分和力學性能如表1、表2所示。

4.焊前準備與坡口形式

（1）焊接設備 采用昆山安意源產CH－500 Pro管道固定口機動焊機，手持遙控器可實現(xiàn)編程、系統(tǒng)設置。焊接參數可以任意分段，在焊接過程中根據機頭位置自動轉換。

（2）坡口加工 下料的管段采用機械切割加工，使用砂輪機將坡口及內外兩側各20mm范圍內打磨至露出金屬光澤，坡口形式及尺寸如圖1所示。

圖1 坡口形式

（3）焊工資格證 施焊前對所有參加管道固定口機動焊操作的焊工，進行碳鋼實芯焊絲管道固定口機動焊技能操作專項培訓，并按照TSG Z6002－2010《特種設備焊接操作人員考核細則》取得相應的資格證。

（4）焊前防護措施 采取搭建防風防雨棚、加大焊接保護氣體流量等防護措施，保證焊接的質量和進度。

5.焊接工藝要點

管道固定口機動焊（MAG），選擇合理的焊接參數是確保焊接接頭質量的前提條件。它包括焊接電流、電弧電壓、焊接小車行走速度、焊槍的擺動速度及幅度、電感、分段點的度數等。以上參數主要根據管徑、壁厚、層數、焊接模式來選定相關焊接參數后，儲存在手持遙控器中，隨用隨取，快捷方便。

（1）焊接電流（焊絲送進速度） 電流的大小取決于送絲速度的快慢，送絲速度愈慢，焊接電流相應減小，易產生大顆粒熔滴過渡，熔深較淺；送絲速度加快，焊接電流增大，熔敷率高，但熔深增大，焊縫易出現(xiàn)凸形，飛濺增多，外觀成形變差。

（2）電弧電壓（焊絲熔化速度） 在焊接電流一定的情況下，電弧電壓降低時，焊道窄而高，焊縫中凸起，熔深淺，容易造成未熔合；電弧電壓增大時，焊道寬而平，飛濺增多，將會產生氣孔。實芯焊絲對電壓的要求較為嚴格，焊工要根據不同的施焊部位掌握電流、電壓的調整規(guī)律。

（3）焊接速度 焊接過程中焊接速度直接決定填充金屬的熔敷量。速度過快，焊縫兩側咬邊，成形不均勻；速度過慢，容易擊穿打底層，焊接熱輸入相應增大，熱影響區(qū)增寬，降低焊接接頭區(qū)域韌性。

6.焊接注意事項

（1）管道固定口機動焊（MAG）對焊接參數要求較高，對焊接電流和電壓的配比要求較為嚴格，特別是仰焊部位和下45°熔池不易控制。通過實際驗證采用多層道焊，焊層不超過3mm，焊縫寬度不超過焊絲直徑10倍，熔池易于控制，焊縫成形美觀，確保了焊接質量和提高生產效率。

（2）管道固定口機動焊（MAG）焊槍角度影響著焊道的熔深和形狀。對于各種焊接位置，焊槍傾角大多選擇80°～90°之間，這樣可以更好的控制熔池和氣體保護。

（3）焊工要熟練掌握焊接工藝和實操技巧，還要掌握電流、電壓參數調整規(guī)律、不斷積累總結操作經驗。在施工中管件存在橢圓，焊接時應及時手動調節(jié)手持遙控器上的微調功能鍵，否則易造成焊槍噴嘴觸碰焊件。

7.管道固定口機動焊（MAG）填充、蓋面焊接

（1）填充層 在填充層焊接中，焊工要及時觀察焊接熔池形狀，當發(fā)現(xiàn)熔池尺寸逐漸變大時，說明焊接速度過慢和層間溫度提高，容易出現(xiàn)焊瘤或者燒穿現(xiàn)象，此時應加快焊接速度，增加擺幅，電弧在坡口兩側稍作停留，避免焊縫中間凸起（見圖2）。

圖2 單道填充層

圖3 蓋面焊縫

（2）蓋面層焊接 蓋面層焊接時，焊絲干伸長度控制在15～20mm，如果干伸長度較低，會影響焊工觀察熔池的視線。干伸過長會使氣體保護效果較差，容易造成焊縫咬邊，飛濺增大，產生氣孔（見圖3）。

管道全位置自動焊主要焊接參數如表3所示。

表3 管道全位置自動焊主要焊接參數

8.結語

管道固定口機動焊（MAG）在管道填充層和蓋面焊接中，針對設備特點結合現(xiàn)場實際情況，通過采用合理的焊接工藝和技術措施，焊縫的外觀質量、內在質量均滿足質量要求。面對石油化工建設行業(yè)日趨激烈的市場競爭，必須提高新設備，新工藝的研發(fā)創(chuàng)新。實踐證明，管道固定口機動焊（MAG）對于提高管道的焊接質量和施工效率具有重要的意義，值得大力推廣應用。