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论文征集 钎维素型焊条根焊焊接工艺的改进 新疆石油工程建设有限责任公司 曾 君 2010年5月20日 钎维素型焊条根焊焊接工艺的改进 曾 君 （新疆石油工程建设有限责任公司） 摘要：本文介绍了针对钎维素型焊条在管道全位置根部焊道焊接施工时在其焊道两侧存在的较深沟槽、背面咬边等现状，通过改进、完善根焊操作工艺，达到提高根焊效率、焊接质量、降低施工安全隐患的目的。现场应用表明，采用该工艺对保证管道焊接质量、降低施工安全风险是切实可行的。 关键词：钎维素型焊条 管道全位置 根焊工艺 改进 0 前言 管道运输是最为经济、简单的一种运输方式，特别是对于石油、成品油、天然气和水等流体来说更为有效，其特点是经济、安全和不间断输送。长距离输油输气管道的焊接施工过程是一个包括平焊、立焊和仰焊的全位置焊接过程，其管道环缝根部焊道（又称打底焊）焊接是影响整个管道工程施工进度和焊接质量的关键工序，而焊接速度和焊接质量对整个管道的焊接速度和焊接质量具有决定性的影响。 1 管道根焊技术现状 近年来，国内外在长输管道工程建设中采用的填充焊、盖面焊工艺大同小异，而根焊工艺却有较大的差别，目前使用的根焊焊接方法主要有以下几种： （1）采用内焊机自动焊接工艺根焊。该焊机速度最快，质量最好，但设备成本非常高，结构复杂，对管口组对精度要求高，且受管径制约，现场维修困难； （2）采用实芯焊丝进行的半自动下向根焊（如美国STT根焊设备、意大利PWT根焊设备）。该技术较为成熟，但它对坡口质量、组对间隙、错边量要求较高，极易产生侧壁未熔合缺陷，且成本较高，结构复杂，不利于现场维修； （3）采用金属粉芯焊丝RMD进行的半自动根焊。该技术具有熔敷速度快、电弧柔软、较高的熔敷效率、熔渣量少、焊接飞溅少、施工效率高、焊接质量高等特点； （4）采用钎维素型焊条进行手工下向根焊。焊接成本较低，焊工操作熟练，是较为成熟的管道根焊方法。 上述几种根焊方法各有优缺点，但由于各种因素的影响，钎维素型焊条手工下向根焊一直是我国管道建设中广泛采用的主要根焊焊接方法之。 2 施工现状 上世纪90年代初，我公司从美国引进钎维素型焊条下向根焊+自保护药芯焊丝半自动下向焊填充、盖面焊接工艺获得成功，并先后将该工艺在轮—库复线、涩—宁—兰管线、忠武管线、西气东输一线、陕京一线、西部原油成品油等管道工程中广泛应用，质量上了一个新台阶。但在现场应用过程中也存在一些不尽如意的地方，主要有以下几方面： （1）由于受焊接工艺参数、焊接操作方法等因素影响，其根部焊道焊接完毕后，都会在焊道坡口两侧产生较深沟槽、焊道背面存在咬边等现象，其焊缝成型如图1所示。 a） 背面 b）正面 图1 焊缝成型（改进前） 从图1可以看出，焊缝外观粗糙，两根焊条接头处必须打磨后方可进行焊接，引弧和熄弧处表面不平整，熔敷金属厚度不均匀，焊道打磨处理工作量较大，因此焊接材料浪费较多。焊道背面咬边较多，其力学性能指标和RT检测合格率偏低。而焊接工艺规定根部焊道在焊接完成后，其焊道两侧不得有夹渣存在，这就要求焊后必须通过及时使用角向磨光机对根焊焊道进行打磨清理至露出金属光泽后才能进行热焊层的焊接； （2）根部焊道的焊接速度是决定管道施工效率的关键工序。长输管道焊接施工采用的是流水作业方式，即前一道焊口完成根焊后，立即进行下一道焊口的根部焊接，其余填充层和盖面层焊接分别由另外的焊工完成。由于纤维素型焊条下向焊根焊是手工操作，焊接速度慢，与半自动填充焊、盖面焊的速度极不相适应，致使半自动焊提高效率的特点难以发挥，成为制约焊接质量和焊接效率的瓶颈； （3）焊缝清理质量直接影响管口焊接质量。根部焊道的清理工作在整个焊接过程中也是不可忽视的重要工序之一，不但影响整道焊口的质量还直接影响下一道工序的正常操作。清理不干净，会产生夹渣、边缘未熔合等缺陷；清理过于干净，致使焊道磨的太薄，在热焊时由于焊接电流较大造成产生烧穿、烧塌等缺陷； （3）减薄了根焊层的熔敷金属厚度，增加了焊缝金属填充量； （4）加大了砂轮片和根焊焊接材料的浪费，增加了施工成本和劳动强度，降低了劳动生产率，增加了不安全隐患（如砂轮机伤人）。 经分析，焊工在现场应用的根焊焊接工艺一直是该工艺引进时由外籍教练进行技能培训所传授的直流正极、直拉且不摆动的焊接工艺，这是造成上述现象的主要原因。为此必须对原有的钎维素型焊条手工下向根焊焊接工艺进行改进。 3 焊接工艺试验 3.1试验方案 通过改变焊接极性、焊条运弧方法等焊接工艺，实现既在焊缝正面坡口形成良好熔合，又保证焊道背面成型良好，从而达到焊缝正反面的成型和焊缝与母材的圆滑过渡，增加根部