管道下向焊纖維素根焊產(chǎn)生內(nèi)咬邊的原因及解決方法

劉智 毛靜麗 孫立權(quán)

【摘要】管道下向焊纖維素焊條E6010根焊時(shí)，管道內(nèi)部焊道易產(chǎn)生內(nèi)咬邊的焊接缺陷。通過(guò)對(duì)這種焊接缺陷產(chǎn)生的原因分析，采取改變管道坡口的鈍邊、對(duì)口間隙、焊接電流、電弧推力等，找到了克服管道內(nèi)部焊道產(chǎn)生內(nèi)咬邊的方法。

關(guān)鍵詞：下向焊接；纖維素焊條；內(nèi)咬邊；薄壁管道；自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊

1.概述

管道下向焊工藝是從20世紀(jì)60年代中期開始發(fā)展起來(lái)的一種焊接工藝方法，是目前在國(guó)內(nèi)和國(guó)外一些長(zhǎng)輸管道施工中被廣泛使用的一種焊接方法。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，纖維素焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填充蓋面、STT氣體保護(hù)焊根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填充蓋面、RMD金屬粉芯氣體保護(hù)焊根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填充蓋面等一些焊接工藝方法逐漸在管道施工中得到了應(yīng)用。某公司在納米比亞某油庫(kù)及管道項(xiàng)目施工中，原油管道焊接采用了纖維素焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲填充蓋面的焊接工藝。在施工過(guò)程中，出現(xiàn)了大量的根焊內(nèi)咬邊缺陷。

內(nèi)咬邊問(wèn)題一是判斷困難，由于內(nèi)咬邊缺陷在根部焊道上，不利于直接用眼睛觀察和進(jìn)行直觀的檢查分析，無(wú)損探傷X射線只能發(fā)現(xiàn)它的存在，但其深度不好判斷，也極易與內(nèi)錯(cuò)邊混淆；二是返修時(shí)需要全壁厚返修，破壞了焊縫的首次內(nèi)焊道成形，工藝措施不到位易造成裂紋缺陷的產(chǎn)生，且返修量大，返修效果不理想，最好的辦法是克服纖維素焊條根焊產(chǎn)生內(nèi)咬邊缺陷。

2.內(nèi)咬邊焊接缺陷產(chǎn)生的原因分析

納米比亞某油庫(kù)原油管道焊接采用了纖維素焊條根焊+自保護(hù)藥芯焊絲填充、蓋面的焊接工藝進(jìn)行施工。在施工過(guò)程中出現(xiàn)了大量的根焊內(nèi)咬邊的焊接缺陷。無(wú)損探傷X射線底片如圖1所示。根焊焊道外觀成形如圖2所示。

通過(guò)對(duì)管道內(nèi)部根焊焊道成形和無(wú)損探傷X射線底片對(duì)比分析，產(chǎn)生內(nèi)咬邊焊接缺陷的原因如下。

圖 1

圖 2

（1）焊接電流大，焊接過(guò)程中熱輸入較大。由于焊接方向向下，重力作用熔池中的鐵水下墜速度快，產(chǎn)生不規(guī)則熔池，致使內(nèi)部焊道兩側(cè)熔敷金屬不飽滿，甚至低于母材表面，形成內(nèi)咬邊焊接缺陷。

（2）焊接過(guò)程中，由于焊縫金屬流動(dòng)速度過(guò)快，使焊縫金屬流到根焊焊條的前方，焊條角度沒(méi)有及時(shí)調(diào)整，無(wú)熔孔的情況下進(jìn)行根焊，導(dǎo)致內(nèi)部焊道成形不規(guī)則，形成內(nèi)咬邊焊接缺陷。

（3）焊接接頭處理不當(dāng)。沒(méi)有填滿焊接接頭處收弧時(shí)形成的弧坑就進(jìn)行正常的根焊焊接，使焊接接頭處兩側(cè)產(chǎn)生未熔合和內(nèi)咬邊的焊接缺陷。

（4）沙漠施工場(chǎng)地風(fēng)沙大，影響管道的正常焊接。管道內(nèi)的過(guò)堂風(fēng)或者空氣受熱膨脹從對(duì)口間隙中吹出，影響根焊接時(shí)電弧的正常燃燒，導(dǎo)致內(nèi)焊道熔池形成不規(guī)則，形成內(nèi)咬邊的焊接缺陷。

管道焊接根焊結(jié)束后，利用自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊進(jìn)行填充蓋面。填充過(guò)程中，焊接參數(shù)過(guò)大，導(dǎo)致根焊焊道燒穿或重熔，形成內(nèi)凹、內(nèi)咬邊的焊接缺陷。

3.克服內(nèi)咬邊焊接缺陷的解決方法

（1）調(diào)整加大管道坡口鈍邊的厚度，適當(dāng)?shù)脑黾訉?duì)口間隙，焊接時(shí)減小焊接電流，在保證根焊焊透的前提下，減緩了焊接熔池金屬的下墜速度，使根部?jī)蓚?cè)充分熔合。

（2）焊接過(guò)程中注意調(diào)整焊條角度，如圖3、圖4所示。焊條角度與管子的切面始終保持90°，在管子下45°到管子的正底部調(diào)整角度至100°，保證焊道背面鐵水的給送量。焊條與焊道坡口兩側(cè)始終為90°，保證電弧不偏移，避免單邊未熔合的焊接缺欠。

焊接參數(shù)

焊縫層次 焊接方法送絲速度/cm·min-1牌號(hào) 直徑φ/mm 極性 電流/A焊條、焊絲 焊接電流 電弧電壓/V焊接速度/cm·min-1 1 焊條電弧焊 E6010 4.0 焊條接負(fù) 80~100 23~25 12~13 —2 藥芯半自動(dòng)焊 E71T8—Ni1J 2.0 焊絲接負(fù) 190~210 20~21 21~23 150~170 3 藥芯半自動(dòng)焊 E71T8—Ni1J 2.0 焊絲接負(fù) 190~210 21~22 20~21 180~190 4 藥芯半自動(dòng)焊 E71T8—Ni1J 2.0 焊絲接負(fù) 200~220 21~22 21~23 180~190 5 藥芯半自動(dòng)焊 E71T8—Ni1J 2.0 焊絲接負(fù) 205~215 19~20 15~17 170~180

圖3 焊道熔池

圖4 根焊時(shí)焊條角度

（3）焊接過(guò)程中，更換焊條前要利用角向砂輪機(jī)把焊接接頭處打磨成緩坡狀，施焊時(shí)當(dāng)填滿收弧形成的背面弧坑后，再進(jìn)行正常的焊接，保證焊接接頭的質(zhì)量。

（4）當(dāng)焊接現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)速過(guò)大時(shí)，要采取管線兩端進(jìn)行封堵，但要防止管道內(nèi)部因熱脹冷縮產(chǎn)生正負(fù)壓，避免造成過(guò)堂風(fēng)和管道內(nèi)壓影響背面焊道成形。

（5）管道根焊結(jié)束后，利用自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填充蓋面時(shí)（見圖5）。注意焊槍角度和焊絲的伸出長(zhǎng)度，坡口兩邊適當(dāng)停頓，把電弧產(chǎn)生的熱量均勻分布在坡口的兩側(cè)，通過(guò)調(diào)整控制好熱輸入，避免產(chǎn)生根焊焊道被燒穿或者重熔。

焊接工藝參數(shù)如附表所示。

圖5 半自動(dòng)焊槍角度

4.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)納米比亞某油庫(kù)及管道項(xiàng)目施工中產(chǎn)生的內(nèi)咬邊等焊接缺陷的分析，解決這種焊接缺陷關(guān)鍵是選擇合適的焊接參數(shù)（焊接電流、焊接熱輸入、焊接速度、坡口的鈍邊厚度等），纖維素根焊時(shí)觀察熔池的變化，及時(shí)調(diào)整焊條角度，保證管道內(nèi)部焊道的焊接質(zhì)量；利用自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊填充蓋面時(shí)，通過(guò)調(diào)整好焊槍角度及焊絲的伸出長(zhǎng)度控制好熱輸入，避免產(chǎn)生焊道燒穿和重熔造成焊接缺陷。

經(jīng)過(guò)在施工項(xiàng)目焊接現(xiàn)場(chǎng)一周時(shí)間的調(diào)整，現(xiàn)場(chǎng)施工的電焊工全部掌握了內(nèi)咬邊焊接缺陷的解決方法，使現(xiàn)場(chǎng)焊接質(zhì)量得到了大幅度的提高，為該公司站穩(wěn)國(guó)外市場(chǎng)，打造優(yōu)質(zhì)品牌工程項(xiàng)目起創(chuàng)良好的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李亞江.焊接缺陷分析與對(duì)策[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996.

作者簡(jiǎn)介：劉智等，中國(guó)石油天然氣管道局第六工程公司。