CN114192931A - 一种双层海底管线外管高效率焊接工艺 - Google Patents

一种双层海底管线外管高效率焊接工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，采用有气保护焊代替无气体自保焊，设备具备应用于海底管道铺设需求条件，易引弧、电弧稳定和电压、电流调节范围大的特点，焊接熔深和焊缝易于控制、焊接质量好，焊缝抗裂性好、成形美观，焊后清渣容易，电流调节方便可实现点焊、连续焊接、自锁焊等。相比自保焊，采用气体保护焊飞溅小，烟尘小，对操作者伤害小。

Description

一种双层海底管线外管高效率焊接工艺
技术领域
本发明涉及海管管道短输管线焊接的技术领域，尤其涉及一种双层海底管线外管高效率焊接工艺。
背景技术
近年来，在海底管道短输管线铺设项目中，通常采用的是无气体自保焊工艺焊接，但焊接设备是采用林肯DC400或DC600焊接电源设备，该设备体积大、质量重(215KG)，运输困难；同时耗能高、配件购置时间周期长维修成本高，同时产生烟雾大，危害操作者健康。操作过程是采用下向焊，熔深浅、清渣困难，必须使用砂轮机打磨才能处理干净。另外，操作者视线角度不好，易看不清熔池，容易发生未熔合缺陷和操作难度大等难点，经过工艺创新应用实现了提高产品质量、生产效率、降低材料成本等效果。
发明内容
本发明旨在一定程度上解决上述技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，可提高焊接质量和焊接效率。
本发明提供了一种双层海底管线外管高效率焊接工艺其特征在于，采用半自动气体保护焊，其工艺流程如下：
a.清洁，在焊接之前，应采用电动钢丝刷、砂轮或其他方法将坡口边缘至少25mm区域内打磨干净露出金属光泽，焊缝坡口周围应没有水分、油污、碳化物、涂层等杂质；
b.预热，使用烤把加热或电加热方法进行预热，预热温度应达到WPS规定的最低值，但不应高于最低值50℃以上，层间温度不能超过WPS中规定的最大值；
c.坡口形式：管端为30°V型坡口，海管组对形成60±5°坡口的焊缝，组对间隙为2-4mm，最大错边2mm。
d.调整焊接参数进行焊接，其中打底焊接参数为打底焊丝使用TM-60，焊接电流130-180A，焊接电压16-19V，焊接速度140-200mm\min；热焊道焊接参数为填充焊丝使用DW-A55LSR，热焊道焊接电流180-230A，焊接电压21-25V，焊接速度180-250mm\min；填充焊接参数为填充焊丝使用DW-A55LSR，填充焊接电流170-230A，焊接电压20-25V，焊接速度160-200mm\min；盖面焊接参数为盖面焊丝使用DW-A55LSR，盖面焊接电流170-220A，焊接电压19-24V，焊接速度210-290mm\min。
进一步，接头两侧的管段不允许凸起、下凹或者其他的移动，直到根部焊道全部焊完。
进一步，当使用内对口器时，必须完成根部焊道和热焊道才能移动海管，当使用外对管器时，所述根部焊道最少焊完50％才可撤掉所述对管器。
进一步，焊接过程中，焊丝伸出长度是焊丝直径的10倍左右。
进一步，对于海管焊接常用直径为1.2mm焊丝，焊接电流应控制小于300A，焊丝干伸长度应控制在12mm左右。
进一步，焊接过程中，进行填充焊接时焊枪采用月牙形摆动，焊枪的横向摆动较热焊道焊接时大，焊枪从坡口的一侧摆至另一侧时速度较热焊道快。
进一步，填充层的高度低于母材约1.5mm-2mm，坡口两侧边缘保持原始坡口。
进一步，盖面时，使用锯齿形摆动匀速向前行走，同时观察坡口两侧的熔化情况，保证熔池的边缘超过坡口两侧的棱边并不大于2mm，焊缝加强高局部余高不大于3mm，单道摆宽不大于17mm。
本发明的有益效果：本发明提供的一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，采用有气保护焊代替无气体自保焊，设备具备良好应用于海底管道铺设需求条件，易引弧、电弧稳定和电压、电流调节范围大的特点，焊接熔深和焊缝易于控制、焊接质量好，焊缝抗裂性好、成形美观，焊后清渣容易，电流调节方便可实现点焊、连续焊接、自锁焊等。相比自保焊，采用气体保护焊飞溅小，烟尘小，对操作者伤害小。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
现提供本发明一种双层海底管线外管高效率焊接工艺的具体操作过程：
一、工艺要求
第一步:清洁：在焊接之前，应采用电动钢丝刷、砂轮或业主认可的其他方法将坡口边缘至少25mm区域内打磨干净露出金属光泽，焊缝坡口周围应没有水分、油污、碳化物、涂层等影响焊接质量的杂质存在。
第二步：焊前预热：预热要严格按照WPS规定执行，预热温度应达到WPS规定的最低值,但不应高于最低值50℃以上。施工过程中的层间温度不能超过WPS中规定的最大值。
第三步：预热方法：焊接前(包括点焊，焊接返修)必须预热，可使用烤把加热或电加热方法进行预热。采用烤把加热的方法进行预热应注意防止被加热表面过热、融化或发蓝而引起材料失效。切割或气刨使用的火炬不能用于预热。在预热过程中不得破坏海管的涂层，预热的方式不要影响到正常的焊接操作。
第四步：温度测量要求：预热温度的测量应取在与加热源所在位置相反的一侧距离坡口边缘至少75mm左右的位置。
第五步：坡口形式：管端为30°V型坡口，两根12米海管组对在一起形成60±5°坡口的焊缝。
第六步：组对标准：组对间隙为2-4mm，最大错边2mm。
第七步：打底焊接参数：打底焊丝使用TM-60，焊接电流130-180A，焊接电压16-19V，焊接速度140-200mm\min.
第八步：热焊道焊接参数：填充焊丝使用DW-A55LSR，热焊道焊接电流180-230A，焊接电压21-25V，焊接速度180-250mm\min。
第九步：填充焊接参数:填充焊丝使用DW-A55LSR，填充焊接电流170-230A，焊接电压20-25V，焊接速度160-200mm\min。
第十步：盖面焊接参数：盖面焊丝使用DW-A55LSR，盖面焊接电流170-220A，焊接电压19-24V，焊接速度210-290mm\min。
二、焊接操作：
第十一步：定位焊标准：当使用内对口器时，在第一站必须完成根部焊道和热焊道才能移动海管。当使用外对管器时，根部焊道最少焊完50％方可撤掉对管器。在任何情况下，接头两侧的管段不允许凸起或下凹，或者其他的移动直到根部焊道全部焊完。
第十二步：焊丝杆伸长度：焊接过程中,焊丝伸出长度是焊丝直径的10倍左右，自始至终保持一致是保证焊接质量的重要因素。
第十三步：焊接电流范围：对于海管焊接常用直径为1.2mm焊丝，焊接电流应控制小于300A，焊丝干伸长度应控制在12mm左右。
第十四步：焊接摆宽：填充焊热焊道时采用月牙形摆动，电弧在两侧坡口有一定的停留，保证有一定的熔深焊道成型圆滑平整。
第十五步：摆宽要求：填充层焊道时焊枪的横向摆动较热焊道时稍大些，焊枪从坡口的一侧摆至另一侧时速度要稍快，预防成型不良影响下一焊接工序。
第十六步：填充标准：填充层的高度低于母材约1.5mm-2mm，坡口两侧边缘保持原始坡口，以便盖面时能够形成更好的直线度。
第十七步：填充要求：盖面层前清理坡口边缘飞溅和熔渣，凸起的部分打磨平整，焊接时的焊枪的摆动幅度尽可能大些。
第十七步：盖面要求：使用锯齿形摆动匀速向前行走。观察坡口两侧的熔化情况，保证熔池的边缘超过坡口两侧的棱边并不大于2mm，避免咬边和焊瘤。
第十八步：盖面标准：焊缝加强高一般随着管径、壁厚的增加可适当提高局部余高不大于3mm，单道摆宽不大于17mm。
本发明一种双层海底管线外管高效率焊接工艺取得效果：
①生产效率：
无气体工艺(原工艺):海底管线规格323mmx12.7mm\12小时，每人每天焊接32道口。
二氧化碳气体工艺(新工艺):海底管线规格323mmx12.7mm\12小时，每人每天焊接36道口，提高生产效率12.5％。
②焊接质量：
无气体自保焊工艺(原工艺):海底管线规格323mmx12.7mm，一次焊接合格率98.2％，交付合格率100％。
二氧化碳气体工艺(新工艺):海底管线规格323mmx12.7mm，一次焊接合格率99.8％，交付合格率100％，提高一次焊接合格率1.6％。
③劳动强度：
二氧化碳气体工艺(新工艺)脱渣性能良好清渣容易，无气体自保焊工艺(原工艺)脱渣性能较差不易清渣，较原工艺降低劳动强度20％。
④焊接变形：
二氧化碳气体工艺(新工艺)较无气体自保焊工艺(原工艺)，CO2保护焊的线能量小电弧热量集中较好，并且在气流的作用下具有冷却作用，焊接热影响区小，焊后参与变形较小40％左右。
⑤二氧化碳气体工艺(新工艺)较无气体自保焊工艺(原工艺)，由原来的立向下焊接变为立向上焊接，其焊接熔池深度增加三分之一左右，排渣性能和脱氧性能良好，以获得优质焊接接头。
以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，其特征在于，采用半自动气体保护焊，其工艺流程如下：
a.清洁，在焊接之前，应采用电动钢丝刷、砂轮或其他方法将坡口边缘至少25mm区域内打磨干净露出金属光泽，焊缝坡口周围应没有水分、油污、碳化物、涂层等杂质；
b.预热，使用烤把加热或电加热方法进行预热，预热温度应达到WPS规定的最低值，但不应高于最低值50℃以上，层间温度不能超过WPS中规定的最大值；
c.坡口形式：管端为30°V型坡口，海管组对形成60±5°坡口的焊缝，组对间隙为2-4mm，最大错边2mm。
d.调整焊接参数进行焊接，其中打底焊接参数为打底焊丝使用TM-60，焊接电流130-180A，焊接电压16-19V，焊接速度140-200mm\min；热焊道焊接参数为填充焊丝使用DW-A55LSR，热焊道焊接电流180-230A，焊接电压21-25V，焊接速度180-250mm\min；填充焊接参数为填充焊丝使用DW-A55LSR，填充焊接电流170-230A，焊接电压20-25V，焊接速度160-200mm\min；盖面焊接参数为盖面焊丝使用DW-A55LSR，盖面焊接电流170-220A，焊接电压19-24V，焊接速度210-290mm\min。
2.根据权利要求1中所述的一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，其特征在于，接头两侧的管段不允许凸起、下凹或者其他的移动，直到根部焊道全部焊完。
3.根据权利要求2中所述的一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，其特征在于，当使用内对口器时，必须完成所述根部焊道和热焊道才能移动海管，当使用外对管器时，所述根部焊道最少焊完50％才可撤掉所述对管器。
4.根据权利要求1中所述的一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，其特征在于，焊接过程中，焊丝伸出长度是焊丝直径的10倍左右。
5.根据权利要求1中所述的一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，其特征在于，对于海管焊接常用直径为1.2mm焊丝，焊接电流应控制小于300A，焊丝干伸长度应控制在12mm左右。
6.根据权利要求1中所述的一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，其特征在于，焊接过程中，进行填充焊接时焊枪采用月牙形摆动，焊枪的横向摆动较热焊道焊接时大，焊枪从坡口的一侧摆至另一侧时速度较热焊道快。
7.根据权利要求1中所述的一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，其特征在于，填充层的高度低于母材约1.5mm-2mm，坡口两侧边缘保持原始坡口。
8.根据权利要求1中所述的一种双层海底管线外管高效率焊接工艺，其特征在于，盖面时，使用锯齿形摆动匀速向前行走，同时观察坡口两侧的熔化情况，保证熔池的边缘超过坡口两侧的棱边并不大于2mm，焊缝加强高局部余高不大于3mm，单道摆宽不大于17mm。
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