CN102658415A

CN102658415A - 一种单弧双丝管道焊接方法

Info

Publication number: CN102658415A
Application number: CN2012101298502A
Authority: CN
Inventors: 张毅; 杜长春; 胡立新; 马志峰; 王长江; 刘然; 肖健; 丰兆安; 靳海成
Original assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Pipeline Bureau Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; China Petroleum Pipeline Engineering Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2032-04-27
Also published as: CN102658415B

Abstract

本发明公开了一种单弧双丝管道焊接方法，属于油气管道焊接技术领域。所述方法包括：对待焊接的两管道的管端分别进行坡口加工，并通过管道内对口器实现对两管道坡口处的对口；设置单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数；将待焊管口预热至50℃以上，利用单弧双丝管道全位置自动焊机对待焊管口，由内至外分别进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊，直至焊缝的圆周表面不低于管道外壁表面；填充焊有多层，每层的填充焊接高度不小于4mm。本发明提供的单弧双丝管道焊接方法，可以有效地提高大口径厚壁管道的焊接效率，并且具有焊接熔敷率大、焊接速度快、热输入量小、热影响区稳定及焊缝力学性能高等优点。

Description

一种单弧双丝管道焊接方法

技术领域

本发明涉及油气管道焊接技术领域，特别涉及一种单弧双丝管道焊接方法。

背景技术

随着长输油气管道大口径、大壁厚方向的持续发展及对施工效率的日益追求，业内对高效焊接技术的需求愈来愈迫切。为提高管道施工效率，多种形式的自动焊机及焊接工艺如雨后春笋般涌现，虽然这些焊接技术在焊接速度上有了大幅度提升，但由于难以在焊层厚度上有所突破，致使焊接效率的提升空间有相当程度的局限性。因此，如何从根本上提高管道的焊接效率已成为管道施工建设中亟待解决的技术难题。

发明内容

为了解决现有大口径厚壁管道焊接工艺中焊层厚度限制所导致的焊接效率低等问题，本发明提供了一种单弧双丝管道焊接方法，所述方法包括：对待焊接的两管道的管端分别进行坡口加工，并通过管道内对口器实现对两管道坡口处的对口；设置单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数；将待焊管口预热至50℃以上，利用所述单弧双丝管道全位置自动焊机对所述待焊管口，由内至外分别进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊，直至焊缝的圆周表面不低于管道外壁表面；所述填充焊有多层，每层的填充焊接高度不小于4mm。

所述两管道对口处的坡口形状为窄间隙“U”型。

所述单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数包括：焊接电压为23～25V，焊接电流为200～230A，焊丝直径Φ为1.0mm，焊接速度为80～100cm/min，混合气体保护气的体积百分比为CO₂/Ar＝60～80/40～20。

所述“U”型坡口的参数包括：坡口角度A为5～7度，坡口宽度w为5～7mm，倒角角度B为60度，倒角高度h为0.4～0.6mm，圆弧半径R为3.2mm，圆弧过渡宽度q＝0.1mm，钝边高度e为1.3～1.7mm，管口组对错边量c≤1.5mm。

本发明提供的单弧双丝管道焊接方法，可以有效地提高大口径厚壁管道的焊接效率，并且具有焊接熔敷率大、焊接速度快、热输入量小、热影响区稳定及焊缝力学性能高等优点。

附图说明

图1是本发明实施例单弧双丝管道焊接的管道坡口剖视图；

图2是本发明实施例单弧双丝管道焊接的对口管道坡口剖视图；

图3是本发明实施例单弧双丝管道焊接的对口管道错边量示意图；

图4是现有传统全位置管道焊接的管道坡口填充量示意图；

图5是本发明实施例单弧双丝管道焊接的管道坡口填充量示意图；

图6是现有传统全位置管道焊接的管道坡口层焊高度示意图；

图7是本发明实施例单弧双丝管道焊接的管道坡口层焊高度示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。

本发明实施例提供的单弧双丝管道焊接方法，可以增大管道单层焊接厚度，从而有效地提高了大口径厚壁管道的焊接效率，并且具有焊接熔敷率大、焊接速度快、热输入量小、热影响区稳定及焊缝力学性能高等优点，能够同时解决未焊透、焊道不连续及咬边等焊接缺陷，保证了焊接质量。本发明实施例使用该单弧双丝管道焊接工艺，以解决现有全位置自动焊工艺中出现的焊缝未熔合、夹渣及气孔等缺陷。本实施例的单弧双丝管道焊接工艺适用于壁厚为14.2～32mm、直径Φ为813mm～1422mm、钢级≥X70的油气管道。下面以两根符合上述尺寸的大口径油气管道1和2，一台带铜衬内对口器以及一台单弧双丝全位置自动焊机(包含2个焊接小车)为例，来详细阐述本发明的具体实施方案，包括以下步骤：

步骤101，对待焊接的大口径油气管道1和2的管端分别进行坡口加工，并通过带铜衬的管道内对口器实现两管道坡口处的无间隙对口，对口管道1和2的错边量c≤1.5mm，如图1至3所示。单弧双丝全位置自动焊接工艺要求管道对口无间隙，且对口后坡口宽度w为5～7mm；单弧双丝自动焊接过程中熔池较大，为使焊接时熔渣易浮出，采用尺寸稍大的圆弧过渡，经反复试验，选定圆弧半径为R＝3.2mm；结合单弧双丝自动焊机的特点及目前全位置焊接工艺常用的坡口角度，经试验选定坡口角度A为5～7度，与选定的半径为3.2mm的圆弧相切；为使焊接时熔液能更好地熔透钝边部分及易成型，在圆弧与钝边的交界处设定一水平过渡段，其宽度q为0.1mm；单弧双丝自动焊具有宽熔池及深熔性，为使钝边很好地被熔透以实现管道内面的焊缝成型，经试验确定钝边高度e为1.3～1.7mm；为了很好地实现管道内面的焊缝成型，在管道内壁管口处设置倒角，倒角角度B为60度，倒角高度h为0.4～0.6mm。图1中示出的坡口在保证坡口角度与管道无间隙组对坡口宽度在给定的尺寸范围内、坡口直线段与圆弧相切的前提下，钝边与圆弧的某一位置相接，且相接处设定水平过渡段，故而该坡口的圆弧段小于1/4圆。由图2可以看出，两管道对口处的坡口形状为窄间隙“U”型，这种“U”型坡口特别适用于单弧双丝全位置自动焊接技术，并且与目前全位置自动焊接普遍采用的坡口形式相比，焊接坡口所需的填充容积有所减少，从而缩短了焊接所需时间，提高了管道环焊缝日焊接的效率。

步骤102，设置单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数。焊接工作参数包括：焊接电压为23～25V，焊接电流为200～230A，焊丝直径Φ为1.0mm，焊接速度为80～100cm/min，混合气体保护气的体积百分比为CO₂/Ar＝60～80/40～20。在焊接过程中，单弧双丝管道全位置自动焊机所使用的混合保护气体可以但不限于是CO₂和Ar，还可以使用其他保护气体，例如CO₂和O₂。通常情况下，为了使钝边更好的熔透以达到管道内焊缝最佳的成型效果，可使用较大的焊接电流及CO₂所占比例较大的混合气体保护气。在本实施例中，单弧双丝管道全位置自动焊机配备4台专用焊接电源。

步骤103，将管道1和管道2的管口预热至50℃以上，利用单弧双丝管道全位置自动焊机对“U”型坡口，由内至外分别进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊，直至“U”型坡口处的圆周表面不低于管道外壁表面。如图7所示，在设置好单弧双丝管道全位置自动焊机的工作参数后，就可对组对后的管道1、2进行根焊3，待单弧双丝全位置管道自动焊机沿管道圆周焊接一周后停止，根焊成型后对其清根，确保清根质量；根焊完毕后，继而按顺序进行热焊4、填充焊5和盖面焊6，焊前均先按照不同焊层设定的工艺参数进行焊接参数的设置，并且焊后均应清渣，以求良好的焊接效果。其中，根焊、热焊、填充焊和盖面焊的焊接参数均为：焊接电压为23～25V，焊接电流为200～230A，焊丝直径Φ为1.0mm，焊接速度为80～100cm/min，混合气体保护气的体积百分比为CO₂/Ar＝60～80/40～20。焊接小车上的焊枪的调整范围：上下调整、左右调整均为±50mm，角度调整为0～10度。在整个焊接过程中，单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接参数控制系统对焊点分布值时时测控，并经过分段插值计算对焊接速度作适时调整，以使焊接效果更佳；焊接速度由根焊至盖面焊逐渐变慢，因为根焊处坡口窄、需要的填充量小，所以焊接速度可适当调快；而由热焊至盖面焊，坡口宽度逐渐增大，填充量亦相对增大，为保证良好的填充效果，焊接速度应根据具体情况与要求适当减慢。由图4和图5可以看出，窄间隙“U”型坡口与传统坡口相比，其坡口角度A＜A’、坡口宽度W＜W’、钝边厚度e＞e’，故而，窄间隙“U”型坡口的填充体积小于传统坡口的填充体积，可有效提高焊接效率。由图6和图7可以看出，传统全位置管道焊接工艺中每层的填充焊接高度小于本实施例的单弧双丝管道焊接工艺中每层的填充焊接高度，对于相同尺寸的坡口，本实施例的单弧双丝焊接工艺中填充焊的层数(图中为2层)小于传统全位置管道焊接中填充焊的层数(图中为4层)，从而减少了填充焊的次数，提高了焊接速度。在具体管道焊接施工中，本实施例的焊接工艺中每层的填充焊接高度不小于4mm，大大减少了填充焊的次数，提高了焊接效率。

在油气管道的焊接施工中，焊接质量和焊接速度是影响焊接效率的重要因素。在确保焊接质量的前提下，焊接速度的提高是管道焊接效率提高的关键所在，而焊接速度的提高不只体现在焊机行走速度上，还体现在单层焊接厚度上。本实施例的单弧双丝管道焊接方法，在专有窄间隙“U”型坡口下，使管道单层焊接厚度提升至4mm以上，跨越了传统自动焊工艺中难以逾越的单层焊厚度2～3mm的障碍，且焊缝成型美观，力学性能好，在现有自动焊基础上可有效提高焊接效率25％以上，完全满足管道建设工程高效化施工的需要。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种单弧双丝管道焊接方法，其特征在于，所述方法包括：对待焊接的两管道的管端分别进行坡口加工，并通过管道内对口器实现对两管道坡口处的对口；设置单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数；将待焊管口预热至50℃以上，利用所述单弧双丝管道全位置自动焊机对所述待焊管口，由内至外分别进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊，直至焊缝的圆周表面不低于管道外壁表面；所述填充焊有多层，每层的填充焊接高度不小于4mm。

2.如权利要求1所述的单弧双丝管道焊接方法，其特征在于，所述两管道对口处的坡口形状为窄间隙“U”型。

3.如权利要求2所述的单弧双丝管道焊接方法，其特征在于，所述单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数包括：焊接电压为23～25V，焊接电流为200～230A，焊丝直径Φ为1.0mm，焊接速度为80～100cm/min，混合气体保护气的体积百分比为CO₂/Ar＝60～80/40～20。

4.如权利要求3所述的单弧双丝管道焊接方法，其特征在于，所述“U”型坡口的参数包括：坡口角度A为5～7度，坡口宽度w为5～7mm，倒角角度B为60度，倒角高度h为0.4～0.6mm，圆弧半径R为3.2mm，圆弧过渡宽度q＝0.1mm，钝边高度e为1.3～1.7mm，管口组对错边量c≤1.5mm。