CN105583499A - 金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对坡口进行加工；S2：对管口进行预处理；S3：采用金属粉芯焊丝进行根焊层焊接、热焊层焊接、填充层焊接以及盖面层焊接，其中：所述根焊层焊接的方法M1包含按照根焊层焊接参数进行焊接，所述热焊层焊接的方法M2包含按照热焊层焊接参数进行焊接，所述填充层焊接的方法M3包含按照填充层焊接参数进行焊接，所述盖面层焊接的方法M4包含按照盖面层焊接参数进行焊接。采用本发明的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法对管道焊接时不易产生侧壁未融合缺陷，且高效环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接工艺，特别涉及一种金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法。
背景技术
关于金属粉芯焊丝管道环焊缝的工艺，存在以下比较接近的现有技术：
1、“金属粉芯焊丝管道根焊半自动焊接方法”，专利申请号：200810305669.6；
2、“管道全位置的全自动外焊机焊接方法”，专利申请号：201010558544.1。
其中，“金属粉芯焊丝管道根焊半自动焊接方法”实现了管道环焊缝焊接根焊采用金属粉芯焊丝和半自动焊结合的焊接工艺，相比自动焊存在效率低，焊接时的辐射、烟尘等影响了电焊工的身心健康。“管道全位置的全自动外焊机焊接方法”，实现了金属粉芯焊丝在管道环焊缝上外焊的全自动焊，但是未能是实现内焊根焊的全自动焊。现有的内焊全自动焊，主要采用实芯和混合保护气体实现环焊缝根焊的全自动焊，但对管道坡口加工精度、接头组对间隙、错边量要求严格，极易产生侧壁未熔合缺陷，施工成本高。
但是，现有技术中仅外焊机焊接方法采用了管道全位置的全自动焊接方法，也就是使用金属粉芯焊丝在管道环焊缝上外焊的全自动焊，但该种焊接工艺未能用于内焊,对管道内环缝进行根焊的全自动焊。现有的内焊全自动焊主要采用实芯和混合保护气体实现环焊缝根焊的全自动焊，但由于该种焊接工艺对管道坡口加工精度、接头组对间隙、错边量要求极为严格，否则很容易产生侧壁未熔合等缺陷，且施工成本高。
发明内容
本发明所要解决的问题是，提供一种不易产生侧壁未融合缺陷，且高效环保的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法。
为了解决上述问题，本发明提供一种金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，包括以下步骤：S1：对坡口进行加工；S2：对管口进行预处理；S3：采用金属粉芯焊丝进行根焊层焊接、热焊层焊接、填充层焊接以及盖面层焊接，其中：所述根焊层焊接的方法M1包含按照根焊层焊接参数进行焊接，所述热焊层焊接的方法M2包含按照热焊层焊接参数进行焊接，所述填充层焊接的方法M3包含按照填充层焊接参数进行焊接，所述盖面层焊接的方法M4包含按照盖面层焊接参数进行焊接。
作为优选，步骤S3中，所述根焊层焊接参数、热焊层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数均包括焊接速度、送丝速度、焊接设备的焊接电流和焊接电压、干伸长、保护气体的流量。
作为优选，所述根焊层焊接参数中：其焊接速度为250mm/min至350mm/min之间的任一数值；其送丝速度为1800mm/min至2100mm/min之间的任一数值；其焊接电流为170A至220A之间的任一数值，其焊接电压为15V至20V之间的任一数值；其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；保护气体包括氩气和二氧化碳，其流量为20L/min至35L/min之间的任一数值。
作为优选，所述热焊层焊接参数中：其焊接速度为290mm/min至380mm/min之间的任一数值；其送丝速度为2400mm/min至3100mm/min之间的任一数值；其焊接电流为260A至310A之间的任一数值，其焊接电压为19V至26V之间的任一数值；其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；保护气体包括氩气和二氧化碳，其流量为20L/min至35L/min之间的任一数值。
作为优选，所述填充层焊接参数中：其焊接速度为290mm/min至380mm/min之间的任一数值；其送丝速度为2600mm/min至3200mm/min之间的任一数值；其焊接电流为255A至319A之间的任一数值，其焊接电压为18V至26V之间的任一数值；其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；保护气体包括氩气和二氧化碳，其流量为20L/min至35L/min之间的任一数值。
作为优选，所述盖面层焊接参数中：其焊接速度为200mm/min至350mm/min之间的任一数值；其送丝速度为2300mm/min至2780mm/min之间的任一数值；其焊接电流为225A至275A之间的任一数值，其焊接电压为18V至25V之间的任一数值；其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；保护气体包括氩气和二氧化碳，其流量为20L/min至35L/min之间的任一数值。
作为优选，所述保护气体中氩气和二氧化碳的体积比为8：2。
作为优选，所述金属粉芯焊丝的直径为0.8mm至2mm之间任一数值。
作为优选，步骤S1具体包括：采用坡口机将需要组对焊接的钢管端面按照要求加工成复合坡口，并检验坡口的结构尺寸，清理坡口区预设范围内的污物；管道坡口组对后的组对间隙为0～1mm；管道坡口组对的错边量不大于管道壁厚的1/8，并且不大于3mm。
作为优选，步骤S2具体包括：在步骤S3之前进行消磁处理，采用感应加热或电加热的方法将管道坡口预热至100℃至200℃；预热宽度不小于管道坡口两侧各50mm以保证预热温度均匀；根焊层、热焊层、填充层以及盖面层的层间温度为50℃至150℃。
本发明的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法的有益效果在于：
1、通过将目前全自动焊采用实芯焊接的方式改为采用金属粉芯焊丝焊接的方式，解决了现有管道环焊缝全自动焊接工艺存在熔接厚度不均，甚至未熔接等缺陷，且焊接成型美观，增加了熔敷金属厚度，提高熔敷效率和焊接速度。
2、实现了管道环焊缝全位置的全自动焊接，且焊接接头明显减少，有效降低了焊接缺陷产生的机率，保证焊接质量稳定可靠。
3、在焊接过程中熔池稳定，使焊接时易在根焊层产生较大熔深，保证焊缝两侧熔合良好，相比采用实芯焊丝的焊接对坡口加工精度要求较低，易于施工现场实现。
附图说明
图1为本发明的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法的X型坡口结构示意图。
图2为本发明的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法的V型坡口结构示意图。
图3为本发明的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法的双V型坡口结构示意图。
图4为本发明的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法的U型坡口结构示意图。
图5为本发明的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法的复合型坡口结构示意图。
图6为本发明的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法的双V型坡口的管接头焊缝焊接层数结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细描述。
本发明公开一种金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，包括以下步骤：
S1：对坡口进行加工；
S2：对管口进行预处理；
S3：采用金属粉芯焊丝进行根焊层焊接、热焊层焊接、填充层焊接以及盖面层焊接，其中：
根焊层焊接的方法M1包含按照根焊层焊接参数进行焊接，
热焊层焊接的方法M2包含按照热焊层焊接参数进行焊接，
填充层焊接的方法M3包含按照填充层焊接参数进行焊接，
盖面层焊接的方法M4包含按照盖面层焊接参数进行焊接。
在自动焊接过程中，焊接电弧弧长是影响焊接质量的重要因素，由于工件表面高度变化的不确定性和焊缝变形的存在(组对不准确或焊接热变形导致)，使弧长的变化存在不确定性，弧长变化会直接影响母材的熔透能力，也会破坏气体保护的效果，故本实施例中采用带有弧压跟踪控制系统(即AVC)的全自动焊机进行管道环焊缝的焊接能够更为有力的确保焊接质量。具体的，本实施例采用管道人公司的PMNH管道内焊机进行根焊道焊接，采用PIPELINERII管道外焊机进行热焊层、填充层和盖面层的焊接。
根焊层焊接参数、热焊层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数均包括焊接速度、送丝速度、焊接设备的焊接电流和焊接电压、干伸长、保护气体的流量。
作为优选的实施方案，本发明可以采用金属粉芯焊丝的直径可为0.8mm至2mm之间任一数值。保护气体中氩气和二氧化碳的体积比为8：2，也就是保护气体为20％的氩气和80％的二氧化碳的混合气体，其中氩气的气体纯度为不小于99.96％，二氧化碳的气体纯度为不小于99.5％，在对根焊层、热焊层、填充焊层以及盖面焊层进行焊接时，该保护气体流量Q均为20L/min至35L/min。
进一步地，步骤S1具体包括：采用坡口机将需要组对焊接的钢管端面按照要求加工成复合坡口，并检验坡口的结构尺寸，例如采用靠模测尺检验坡口的结构尺寸，清理坡口区预设范围内的污物；管道坡口组对后的组对间隙为0～1mm；管道坡口组对的错边量不大于管道壁厚的1/8，并且不大于3mm。
具体为，如各附图中所示，本发明的方法可以通过以下步骤进行操作：
第一步：坡口加工，钢管选用管壁厚为18.4mm的钢管，外坡口按照X型坡口、V型坡口、U型坡口、双V型坡口以及复合型坡口的形式加工，上述坡口涉及到的参数为：α角度为10°±1.5°，间隙f为0.5mm-1mm，钝边t为1.27±0.38mm，β角度为90°±1.5°，其中复合型坡口的内坡口γ角度为75°±1.5°；U型坡口的坡口拐角为45°。
所有管端坡口必须采用PMKY坡口机进行加工，且加工的坡口端面必须平整、均匀、光滑。
第二步：管口清理，被焊接表面应均匀、光滑，不应有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂、油漆和影响焊接质量的其它有害物质。
第三步：管口组对，管口组对错边量应不大于管壁厚度的1/8，并不大于3mm。
第四步：焊接，管接头焊缝的焊接层数如图6所示，图6中T表示管壁厚度，本实施例中的管道的管壁厚度均为18.4mm。优选地，本实施例中各焊层采用的金属粉芯焊丝的直径均为1.0mm，大于现有技术的实芯(直径为0.9mm)的直径，使用该金属粉芯焊丝焊出的焊层相比使用现有技术的实芯焊丝焊制的焊层，厚度增加且牢固度也显著增加，故使焊层数量相比现有技术的焊层数量有所减少，从而提高了焊接效率，焊层的数量及分布具体如图1所示，图中1为根焊层，2为热焊层，3-6为填充焊层，7为盖面焊层。
焊接步骤如下：
1、焊前检查。包括对保护气体、全自动焊机以及金属粉芯焊丝进行检查。检查设备、指示仪表、电源开关、电源极性等各开关是否到位，线路是否接好，输气管结构是否上紧，调试设备，保证焊接电路正常；检查气瓶、氩气表、二氧化碳表及进气管，保证气路畅通和气体压力稳定。
2、对管口进行预处理(步骤S2)，在步骤S3前进行消磁处理，即焊接前进行消磁处理，采用感应加热或电加热的方法将管口预热至100℃-200℃，预热宽度以不小于坡口两侧各50mm范围内为宜，且应保证预热温度均匀，各焊层的层间温度应为50℃-150℃。
3、焊接操作(步骤S3)：采用PMNH管道内焊机与金属粉芯焊丝对管道内环焊缝进行根焊层焊接，采用PIPELINERII管道外焊机进行热焊层焊接、填充层焊接以及盖面层焊接。
进一步地，本实施例中，根焊层的焊接速度为250mm/min至350mm/min，送丝速度1800mm/min至2100mm/min，焊接电流为170A-220A，焊接电压为15V-20V，其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；
热焊层的焊接焊接速度为290mm/min至380mm/min，送丝速度2400mm/min至3100mm/min，焊接电流为260A-310A，焊接电压为19V-26V，其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；
填充层的焊接速度为290mm/min至380mm/min，送丝速度2600mm/min至3200mm/min，焊接电流为255A-319A，焊接电压为18V-26V，其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；
盖面层的焊接速度为200mm/min至350mm/min，送丝速度2300mm/min至2780mm/min，焊接电流为225A-275A，焊接电压为18V-25V，其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值。
采用本发明的焊接方法及所属焊接工艺参数对上述管端坡口进行焊接，焊接完成后进行了外观检查、RT检测和力学性能试验，符合Q/SYGJX0110-2007《西气东输二线管道工程线路焊接技术规范》要求。
综上所述，本发明的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法可广泛应用于管径不小于660mm的管道流水自动焊接作业，其有益效果如下：
1、通过将目前全自动焊采用实芯焊接的方式改为采用金属粉芯焊丝焊接的方式，并配以弧压跟踪控制系统(AVC)解决了现有管道环焊缝全自动焊接工艺存在熔接厚度不均，甚至未熔接等缺陷，且焊接成型美观，增加了熔敷金属厚度，提高熔敷效率和焊接速度。
2、实现了管道环焊缝全位置的全自动焊接，且焊接接头明显减少，有效降低了焊接缺陷产生的机率，保证焊接质量稳定可靠。
3、在焊接过程中熔池稳定，使焊接时易在根焊层产生较大熔深，保证焊缝两侧熔合良好，相比采用实芯焊丝的焊接对坡口加工精度要求较低，易于施工现场实现。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对坡口进行加工；
S2：对管口进行预处理；
S3：采用金属粉芯焊丝进行根焊层焊接、热焊层焊接、填充层焊接以及盖面层焊接，其中：
所述根焊层焊接的方法M1包含按照根焊层焊接参数进行焊接，
所述热焊层焊接的方法M2包含按照热焊层焊接参数进行焊接，
所述填充层焊接的方法M3包含按照填充层焊接参数进行焊接，
所述盖面层焊接的方法M4包含按照盖面层焊接参数进行焊接。
2.根据权利要求1所述的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，步骤S3中，所述根焊层焊接参数、热焊层焊接参数、填充层焊接参数和盖面层焊接参数均包括焊接速度、送丝速度、焊接设备的焊接电流和焊接电压、干伸长、保护气体的流量。
3.根据权利要求2所述的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，所述根焊层焊接参数中：
其焊接速度为250mm/min至350mm/min之间的任一数值；
其送丝速度为1800mm/min至2100mm/min之间的任一数值；
其焊接电流为170A至220A之间的任一数值，其焊接电压为15V至20V之间的任一数值；
其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；
保护气体包括氩气和二氧化碳，其流量为20L/min至35L/min之间的任一数值。
4.根据权利要求2所述的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，所述热焊层焊接参数中：
其焊接速度为290mm/min至380mm/min之间的任一数值；
其送丝速度为2400mm/min至3100mm/min之间的任一数值；
其焊接电流为260A至310A之间的任一数值，其焊接电压为19V至26V之间的任一数值；
其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；
保护气体包括氩气和二氧化碳，其流量为20L/min至35L/min之间的任一数值。
5.根据权利要求2所述的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，所述填充层焊接参数中：
其焊接速度为290mm/min至380mm/min之间的任一数值；
其送丝速度为2600mm/min至3200mm/min之间的任一数值；
其焊接电流为255A至319A之间的任一数值，其焊接电压为18V至26V之间的任一数值；
其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；
保护气体包括氩气和二氧化碳，其流量为20L/min至35L/min之间的任一数值。
6.根据权利要求2所述的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，所述盖面层焊接参数中：
其焊接速度为200mm/min至350mm/min之间的任一数值；
其送丝速度为2300mm/min至2780mm/min之间的任一数值；
其焊接电流为225A至275A之间的任一数值，其焊接电压为18V至25V之间的任一数值；
其干伸长为8mm/min至15mm/min之间的任一数值；
保护气体包括氩气和二氧化碳，其流量为20L/min至35L/min之间的任一数值。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，所述保护气体中氩气和二氧化碳的体积比为8：2。
8.根据权利要求1所述的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，所述金属粉芯焊丝的直径为0.8mm至2mm之间任一数值。
9.根据权利要求1所述的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：采用坡口机将需要组对焊接的钢管端面按照要求加工成复合坡口，并检验坡口的结构尺寸，清理坡口区预设范围内的污物；
管道坡口组对后的组对间隙为0～1mm；
管道坡口组对的错边量不大于管道壁厚的1/8，并且不大于3mm。
10.根据权利要求1所述的金属粉芯焊丝管道环焊缝全自动焊接的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：在步骤S3之前进行消磁处理，采用感应加热或电加热的方法将管道坡口预热至100℃至200℃；
预热宽度不小于管道坡口两侧各50mm以保证预热温度均匀；
根焊层、热焊层、填充层以及盖面层的层间温度为50℃至150℃。
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