下向焊技术.doc

下向焊接技术在长输管道施工中的应用 一 引言 随着石油天然气及石油化工工业的发展，以吸气东输工程为标志，我国的长输管道建设高峰已经到来。长输油气管道越来越向大口径、高压力输送方向发展。长输管道下向焊接技术自20世纪60年代引进中国以来，经过几十年的发展，目前我国已具有成熟的手工下向焊接技术，正在普及半自动气保护焊接技术，全自动保护焊接技术与下向焊接技术的结合做为长输管道焊接技术发展的趋势将会在全国长输管道建设中大力推广。 二 手工下向焊接技术的应用与发展 手工下向焊接技术与传统的向上焊接相比具有焊缝质量好、电弧吹力强、挺度大、打底焊时可以单面焊双面成形、焊条熔化速度快、熔敷率高等优点，被广泛应用于管道工程建设中。随着输送压力的不断提高，油气管道钢管强度的不断增加，手工下向焊接技术经历了全纤维素型下向焊一混合型下向焊一复合型下向焊接这一发展进程。　　1．全纤维素型下向焊接技术　　全纤维素型下向焊接对焊机的主要要求是：　　(1)具有陡降外特性，静特性曲线A段适当提高。　　(2)外拖推力电流起作用时其数值要足够大。　　(3)适当提高静特性曲线外拖拐点，以达到小滴过度。 　　全纤维型下向焊接工艺参数见表1。该工艺的关键在于根焊时要求单面焊双面成形；仰焊位置时防止熔滴在重力作用下出现背面凹陷及铁水粘连焊条。我国早期的下向焊均是纤维素型。 表1 全纤维素型下向焊接工艺参数 焊道 焊条型号 焊条直径(d)，mm 极性 焊接电流(I)，A 电弧电压(U)，V 焊接速度υcm·min-1 运条方法 根焊 E6010 3.2 DC 70～90 22～30 10～20 直拉 热焊填充 E7010 4.0 DC 70～140 22～30 15～30 直拉 盖面 E7010 4.0 DC 110～130 22～30 20～30 直拉或小幅摆动 　　2．混合型下向焊接技术　　混合型下向焊接是指在长输管道的现场组焊时，采用纤维素型焊条根焊、热焊，低氢型焊条填充焊、盖面焊的手工下向焊接技术。主要用于焊接钢管材质级别较高的管道。　　陕京管道是我国第一条采用下向焊工艺和进口钢管及焊材建成的长距离管道，其工艺参数见表2。 表2 混合型下向焊接 管材等级 焊条选用 GB/T 9711 可比较的API等级 S205，S210，S290，S315，S360，S385，S415 A，B，X42，X46，X52，X60 根焊道 AWS E7048 其余焊道 315，360，385 X60，X65 根焊道 AWS E7048 其余焊道 AWS E8016 　　3．复合型下焊接技术　　复合型下向焊是指根焊及热焊采用下向焊接方法，填充焊及盖面焊采用向上焊接方法的焊接工艺。其主要应用于焊接壁厚较大的管道。　　20世纪90年代末期，大壁厚管材广泛应用国内外油、气和水电工业长输管道中，水电工业的压力管道中一般管径达1m以上，壁厚达10～60mm，在我国北方寒冷地区油气管道壁厚也达到10～24mm。与传统的向上焊相比，由于下向焊热输入低，熔深较浅，焊肉较薄，随着钢管壁厚的增加焊道层数也迅速增加，焊接时间和劳动强度随之加大，单纯的下向焊难以发挥其焊接速度快、效率高的特点。手工电弧焊不同壁厚钢管焊接层次及道数推参考表见表3。而根焊、热焊采用向下焊，填充焊与盖面焊采用向上焊的复合下向焊技术则可发挥两种焊接方法的优势，达到优质高效的效果。在半自动气体保护下向焊接技术应用于管道建设之前，大壁厚管道多采用复合型下向焊接技术。如某工业园区输水管道工程所用钢管规格为1400mm×14mm，材质为Q235—A。焊接过程中根焊热焊用纤维素焊条J425G(E6010)，填充焊和盖面焊采用普通E4303焊条，使焊缝焊道层数由单一下向焊所需的7～8层，减少为4～5层，焊接时间可缩短30min，大大提高了生产效率。 表3 手工下向焊不同壁厚钢管焊接层次及焊道数 壁厚，mm 向上焊 下向焊 层数 道数 层数 道数 6～7 3 3 3～4 3～4 7～8 3 3 5 4～5 8～10 3～4 3～4 4～5 5～7 10～12 4 4～5 5～6 7～9 12～14 4 5～6 6～7 9～11 三、半自动下向焊接技术的应用与发展　　我国的半自动化焊接技术在长输管道建设中的应用是20世纪90年代逐步引进、发展起来的。由于半自动焊具有生产效率高、焊接质量好、经济性好、易于掌握等优点，自引进中国管道建设中以来迅速地发展起来。半自动下向焊接技术主要分为两种操作方法：药芯焊丝自保护半自动下向焊和活性气体保护半自动下向焊。　　1．药芯焊丝自保护半自动焊技术　　药芯焊丝适用于各种位置的焊接，其连续性适于自动化过程生产。工艺参数见表4(以X70钢管焊接为例