管道焊接工艺及技术.doc

管道焊接工艺及技术 管道焊接是管道工程建设中的重要一环，其现场焊接效率和安全可靠性在每条管道建设中都所倍受关注。从20世纪50年代国内第一条长输管道开始建设，至今半个世纪中，国内现场焊接施工方式大致经历了手工电弧焊上向焊、手工电弧焊下向焊、半自动焊和自动焊四个发展过程。手工电弧焊下向焊是20世纪80年代从国外引进的一种先进焊接方式，在目前管道建设中最为常用；20世纪90年代以后，随着国内一批长输管线的开工建设，半自动焊也很快被引进应用，如前几年建成的1500公里苏丹输油管道和国内940公里的涩北—西宁—兰州输气管道以及1200公里的兰州—成都—重庆成品油管道中都大量采用了半自动焊方式。其中在STT半自动焊中还首次采用了国产的气保焊丝。 1、管道焊接的特点及要求 1)、焊接场地不固定。现场施工作业点随着施工地点变化而变化，与工厂焊接相比，环境条件变化大、外界环境因素对焊接质量影响大； 2）、施工作业受沿线地形地貌的影响。一般要经过多种地形、地貌。所选焊接施工方法应对外界环境有良好的适应性； 3)、自然环境对焊接质量有较大影响。管道施工焊接属于野外作业,不可避免要承受风、雪、雨、温度、湿度等自然环境因素的影响; 4)、焊接质量受焊工技能、焊工操作因素的影响较大。 针对管道现场焊接的特殊性,选用焊接方法应满足以下要求： (1)、必须能够进行全位置焊接（横、平、立、仰），以便能够完成整个环焊缝的焊接; (2)、对外界不利气候有较大的适应性; (3)、焊接效率高,焊接速度快，能够获得高质量的焊接接头。 2、管道常用的几种焊接方法 1）、手工电弧焊 手工电弧焊设备简单、移动方便、操作灵活，是野外管道焊接最为常用的一种方法。根据管道焊接的施焊方向,分为上向焊和下向焊两种方式。上向焊是从管道环焊缝的管底起弧，向上运条焊接到管顶的一种自下而上的焊接方式。20世纪80年代初期此方式在我国占主导地位。下向焊焊接方向正好与上向焊相反，是从管顶起弧向管底焊接，近二十年来，下向焊逐渐取代了上向焊，占据了输气管道焊接的主导地位。下向焊与上向焊相比,具有焊接速度快、薄层多焊的特点，焊接质量也明显优于上向焊。 根据管道环焊缝全位置焊接特点,一般选用两种具有全位置焊接性能的焊条,即高纤维素焊条和低氢焊条。根据焊接方向和选用焊条的不同,手工电弧焊接主要有:纤维素焊条下向焊、低氢焊条上向焊、低氢焊条下向焊和组合焊。 A、纤维素焊条下向焊 纤维素焊条下向焊是目前国内长输管线普遍采用的焊接方法,适宜于X60钢级以下、管径大于或等于254毫米、厚壁7～16毫米管道的焊接。其突出优点是大电流、高焊速，根焊速度可达20～50厘米/分，焊接效率高。但纤维素焊条的熔解氢含量要达到30～40毫升/100克，焊缝的低温韧性和抗裂性不如低氢焊条。因此，如果焊接高强度钢管和在寒冷地区进行焊接作业，要采取必要的焊前预热和层间加热以防止焊接裂纹。此种焊接方式在国内部分新建管线的应用如下表。 纤维素焊条下向焊在国内部分新建管线中的应用情况 工程名称 管径mm 设计压力MPa 管道长度km 钢级 焊条型号（AWS） 建设时间/年 靖边－银川输气管道 426 6.27 300 X52 E6010 1996～1997 义马－郑州输气管道 426 2.5 198 SM400C E6010 1998～1999 中宁－银川输油管道 273.1 6.27 112 L360 E6010 2000 B、低氢焊条下向焊 低氢焊条熔合金属含氢量低，小于5毫升/100克，因此使得焊缝具有优良的低温韧性和抗断裂性能，主要应用于硫化氢腐蚀较严重的管线或在寒冷环境中运行的管线上。这种焊接方法在填充和盖面焊中，焊接速度基本与纤维素焊条速度相当。但在根焊过程中，焊接速度明显低于纤维素焊条。同时对根焊时的焊口组对和坡口尺寸要求要严于纤维素焊条焊接，并容易出现未焊透、未熔合和内咬边等根部缺陷，故在油气管线中一般不单独使用。 C、低氢焊条上向焊 低氢焊条上向焊主要应用于小口径管线钢焊接中。由于具有优良的抗冷裂性能以及在接头尺寸不出现大错边的情况下仍具有良好的X射线合格率。因此常用于厂站内的一些重要管件和接头上。这种方法的效率要低于其他方法。 D、组合焊 用多种焊接方法共同完成一道环焊缝的焊接,以达到最佳焊接效果,称组合焊。组合焊有以下几种组合方式: a、根焊和热焊用纤维素焊条下向焊，填充、盖面采用上向焊。 在厚壁管（7～16毫米)焊接中，下向焊最具有竞争力。当管壁太厚时，焊接层数也相应增加，焊接燃弧时间因素对整个焊接时间的影响降低了，其高效性优点也就丧失了。因此,对于壁厚超过16毫米的管线钢,常采用下向焊和上向焊两种方法的组合。 b、根焊采用上向焊，填充和盖面采用下向焊 对于根焊，下向焊要求的坡口精度要高于上向焊。