CN117583701A - 一种山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，包括以下具体步鄹：S1：采用氩弧自动焊焊接设备将第一根管道和第二根管道的一端进行根焊焊接；S2：采用氩弧自动焊焊接设备将第一根管道和第二根管道的一端继续进行焊接，完成余下部分的焊接形成满焊；S3：按照所述S1和S2的步鄹完成多根管道的焊接。本发明的有益效果是焊接工艺简单，焊接质量高，焊接合格率高，施工效率高，解决了小口径管道现场热煨弯管无法加工热煨弯管坡口的问题，简化了工序，减少设备投入成本。

Description

一种山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法

技术领域

本发明涉及油气管道焊接技术领域，具体涉及一种山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法。

背景技术

当前石油天然气行业大口径长输管道焊接施工一般都采用全自动焊或组合自动焊工艺。在小口径碳钢管道(Φ200mm以下管径)建设一般都还在使用传统的手工焊形式进行焊接施工。手工焊焊接工艺的质量主要依赖焊接操作人员的技能水平，且手工焊设备目前无法实现全过程数据自动记录、监控和上传功能，因此质量隐患较大。

由于日益增长的人工成本和手工焊接的质量可追溯性差的原因，小口径碳钢的油气管道采用自动焊的趋势将会越来越大，因此需要对小口径碳钢管道的自动焊焊接施工方法进行相应的开发和研究。在天然气内部集输中，管道一般采用镍基合金管道或双金属复合管道，采用自动氩弧焊进行焊接施工，该工艺适用于原料气或者酸性介质管道焊接施工，且需要用到的焊接设备和辅助设备较多，焊接施工成本较大。

发明内容

本发明提供一种山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，旨在解决现有技术中的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，包括以下具体步鄹：

S1：采用氩弧自动焊焊接设备将第一根管道和第二根管道的一端进行根焊焊接；

S2：采用氩弧自动焊焊接设备将第一根管道和第二根管道的一端继续进行焊接，完成余下部分的焊接形成满焊；

S3：按照所述S1和S2的步鄹完成多根管道的焊接。

本发明的有益效果是：焊接过程中，多根管道依次按照上述步骤进行焊接，焊接效率高。

本发明焊接工艺简单，焊接质量高，焊接合格率高，施工效率高，解决了小口径管道现场热煨弯管无法加工热煨弯管坡口的问题，简化了工序，减少设备投入成本。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述S1包括以下具体步骤：

采用从12点钟位置起弧，沿轨道运行360°，返回12点钟位置，实现下向焊和上向焊结合的焊接方式。

采用上述进一步方案的有益效果是焊接方式特殊，焊接质量好，且焊接效率高。

进一步，所述S2包括以下具体步骤：

对12点钟接头位置进行打磨至其与整体焊道高度一致，然后错开根焊接头位置约30-50mm起弧开始焊接，并采取下向焊+上向焊的360°的方式焊接。

采用上述进一步方案的有益效果是焊接方式特殊，焊接质量好，且焊接效率高。

进一步，所述S2与所述S3之间还包括：

对两根管道的焊接处进行外观检查，余高控制在0-2mm，不符合标准要求余高的管道需要继续进行打磨或修补处理。

采用上述进一步方案的有益效果是设计合理，对焊接后的管道进行外观检查，进一步保证焊接的质量。

进一步，所述S1中焊接前需要将两根管道放置在支撑墩上。

采用上述进一步方案的有益效果是设计合理，利用支撑墩方便放置管道，以便进行焊接作业。

进一步，所述S1中支撑墩的高度大于500mm。

采用上述进一步方案的有益效果是上述支撑墩的高度设置合理，方便进行焊接作业。

进一步，所述S1中位于支撑墩上的两根管道之间的间距为0-0.5mm。

采用上述进一步方案的有益效果是两根管道之间的间距设置合理，方便后续焊接作业的进行。

进一步，所述S1之前还包括S0：管道清理，同时在管道上加工出V型坡口。

采用上述进一步方案的有益效果是对管道颞部的油渍及铁锈进行处理，同时加工出V型坡口，以为后续焊接作业做准备。

进一步，所述S0之前还包括：选择适宜长度的管道，并将其中一根管道下料成所需的长度。

采用上述进一步方案的有益效果是对其中一个管道下料成所需的长度，以便满足管道线路的长度。

进一步，管道选取之前还包括：在山区测量管道线路，并测量出变坡点的位置即弯管安装的位置以及弯管的读数。

采用上述进一步方案的有益效果是预先测量管道线路的长度，并测量出弯头安装的位置以及弯头的读数，以便后续选择合适的弯头和管道。

附图说明

图1为本发明的焊接工艺流程图；

图2为本发明中V型坡口组对的结构示意图；

图3为本发明中V型坡口组对后管道焊接方向示意图；

图4为现有技术中U型坡口组对的结构示意图；

图5为现有技术中U型坡口组对后管道焊接方向示意图；

图6为现有技术中U型坡口组对错边的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例1

如图1至图6所示，本实施例提供一种山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，包括以下具体步鄹：

S1：采用氩弧自动焊焊接设备将第一根管道和第二根管道的一端进行根焊焊接；

S2：采用氩弧自动焊焊接设备将第一根管道和第二根管道的一端继续进行焊接，完成余下部分的焊接形成满焊；

S3：按照所述S1和S2的步鄹完成多根管道的焊接。

焊接过程中，多根管道依次按照上述步骤进行焊接，焊接效率高。

本实施例焊接工艺简单，焊接质量高，焊接合格率高，施工效率高，解决了小口径管道现场热煨弯管无法加工热煨弯管坡口的问题，简化了工序，减少设备投入成本。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例中，所述S1包括以下具体步骤：

采用从12点钟位置起弧，沿轨道运行360°，返回12点钟位置，实现下向焊和上向焊结合的焊接方式，减少中间停弧，保证质量。焊接参数按照不同位置(平焊、立焊和仰焊)和焊接方向(上向和下向)进行分段设置。

该方案中的焊接方式特殊，焊接质量好，且焊接效率高。

实施例3

在实施例2的基础上，本实施例中，所述S2包括以下具体步骤：

对12点钟接头位置进行打磨至其与整体焊道高度一致，然后错开根焊接头位置约30-50mm起弧开始焊接，并采取下向焊+上向焊的360°的方式焊接，焊接参数按照不同位置(平焊、立焊和仰焊)和焊接方向(上向和下向)进行分段设置。后续填充和盖面层道也按照此相同方式焊接，直至完成整个焊接任务。

该方案中的焊接方式特殊，焊接质量好，且焊接效率高。

优选地，本实施例中，上述对12点钟接头位置进行打磨至其与整体焊道高度一致，然后错开根焊接头位置约40mm起弧开始焊接，并采取下向焊+上向焊的360°的方式焊接。

实施例4

在上述各实施例的基础上，本实施例中，所述S2与所述S3之间还包括：

对两根管道的焊接处进行外观检查，余高控制在0-2mm，不符合标准要求余高的管道需要继续进行打磨或修补处理。

该方案设计合理，对焊接后的管道进行外观检查，进一步保证焊接的质量。

实施例5

在上述各实施例的基础上，本实施例中，所述S1中焊接前需要将两根管道放置在支撑墩上。

该方案设计合理，利用支撑墩方便放置管道，以便进行焊接作业。

管道支撑使用沙袋堆叠方式制作支撑墩，每根管道(例如长度为12.5米)至少使用1个支撑墩，支撑墩高度应大于500mm，将合适尺寸的支撑墩安装在预设位置后(例如保持两个支撑墩之间的间距为10m)，将两根待焊管道分别安装放置在两个支撑墩上，具体地：两根待焊管道靠近坡口的一端与两个支撑墩固定，采用三角架+手工葫芦的方式进行管道水平和离地高度调整，将三脚架和手工葫芦通过钢丝绳吊装在两根待焊管道远离坡口的另一端，通过操作手工葫芦或收放吊装在两根待焊管道上的钢丝绳对待焊管道与水平方向的角度和距离地面的高度进行调整，使得两根待焊管道的坡口相互对齐并抵接在一起，使两根管道之间的间距调整为0-0.5mm范围。组对采用外对口器，将两根管道两端固定，通过外部的活动顶杆调节管道错边，控制错边在0-1.5mm范围，即实现两根管道之间的组对。

完成管道的无间隙组对作业后，采用自动氩弧焊设备进行焊接，设备需要具备脉冲功能，焊材材料选用直径1.0mm的焊丝，焊材强度根据焊接工艺评定确定。将自动氩弧焊设备通过焊接轨道安装到直管段端口一侧约130-150mm的位置。

完成管道的无间隙组对作业后，采用自动氩弧焊设备进行焊接，设备需要具备脉冲功能，焊材材料选用直径1.0mm的ER50-6焊丝，将自动氩弧焊设备安装到焊接的指定作业位置，焊接参数如下表1：

表1焊接参数

由于使用V型坡口无间隙组对，根焊焊接时，坡口底部对电流的承载能力较弱，对电弧宽度需要有较为细致的控制，需要对焊枪电流增加脉冲电流进行焊接，同时摆动宽度也有限制，确保根焊熔透性。脉冲参数只能为以下表2中的数据：

表2脉冲参数

根焊需要采用脉冲焊接，不使用脉冲焊接会导致根焊未焊透。要想根焊焊接质量满足标准要求，则在使用脉冲焊接时，焊丝的送丝速度应与脉冲频率保持一致，即峰值电流送丝速度快，基值电流送丝速度较慢。

实施例6

在实施例5的基础上，本实施例中，所述S1中支撑墩的高度大于500mm。

上述支撑墩的高度设置合理，方便进行焊接作业。

实施例7

在实施例5至实施例6任一项的基础上，本实施例中，所述S1中位于支撑墩上的两根管道之间的间距为0-0.5mm。

两根管道之间的间距设置合理，方便后续焊接作业的进行。

优选地，本实施例中，所述S1中位于支撑墩上的两根管道之间的间距为0.3mm。

实施例8

在上述各实施例的基础上，本实施例中，所述S1之前还包括S0：管道清理，同时在管道上加工出V型坡口。

对管道颞部的油渍及铁锈进行处理，同时加工出V型坡口，以为后续焊接作业做准备。

基于上述方案，管道组对前首先需要清理管道30mm内的油污及铁锈，坡口采用V型坡口(采购时提出坡口度数要求，由管厂按照要求加工好坡口)，坡口单边度数为35-40°，钝边大小为0-0.5mm，不满足要求的坡口，采用手工砂轮机修补或外卡式坡口机加工修复。

实施例9

在实施例8的基础上，本实施例中，所述S0之前还包括：选择适宜长度的管道，并将其中一根管道下料成所需的长度。

对其中一个管道下料成所需的长度，以便满足管道线路的长度。

按照订购的直管、热弯和冷弯进行线路长度匹配，计算出两变坡点之间需要的直管长度。

另外，根据两变坡点之间的直管段长度选管后，在变坡点位置对需要对直管进行长度下料的地方按照需要的长度下料。

实施例10

在实施例9的基础上，本实施例中，管道选取之前还包括：在山区测量管道线路，并测量出变坡点的位置即弯管安装的位置以及弯管的读数。

预先测量管道线路的长度，并测量出弯头安装的位置以及弯头的读数，以便后续选择合适的弯头和管道。

该方案预先测量管道线路的总长度，然后根据该总长度选择设定长度的管道，并计算出所需该长度管道的总数量，最后将多根管道依次焊接在一起即可。

本发明的焊接过程如下：

(1)在山区测量管道线路，并测量出变坡点的位置即弯管安装的位置以及弯管的读数；

(2)选择适宜长度的管道，并将其中一根管道下料成所需的长度；

(3)对所有管道清理，同时在管道上加工出V型坡口；

(4)焊接前需要将两根管道放置在支撑墩上；

(5)采用从12点钟位置起弧，沿轨道运行360°，返回12点钟位置，实现下向焊和上向焊结合的焊接方式；

(6)对12点钟接头位置进行打磨至其与整体焊道高度一致，然后错开根焊接头位置约30-50mm起弧开始焊接，并采取下向焊+上向焊的360°的方式焊接；

(7)对两根管道的焊接处进行外观检查，余高控制在0-2mm，不符合标准要求余高的管道需要继续进行打磨或修补处理；

(8)重复上述步骤(4)至(7)，完成多根管道的依次焊接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明的焊接工艺方法适用于Φ508以下管径管道自动氩弧焊焊接，具有焊接质量高，焊接合格率高，施工效率高的特点。

2、本发明的焊接工艺采用自动焊焊接，全过程可以进行焊接参数实时监控、记录和上传。对工程整体质量的控制有较大的帮助，同时可以通过焊口数据及时发现质量问题进行整改和纠偏。

3、采用自动氩弧焊，焊接质量相较于手工焊要高，同时焊接速度是手工焊的2-3倍，焊接效率高。同时自动焊对操作人员技能水平要求较低，焊接培训周期短，节省人工培训成本。

4、大口径厚壁管道自动氩弧焊工艺一般采用U型坡口进行组对焊接，由于管材出厂时均为V型原始坡口，因此所有管口均需要采用坡口机重新进行坡口加工后方能进行组对焊接；本工艺方法针对Φ508以下小口径管道采用V型坡口无间隙组对焊接，热煨弯头无需额外加工坡口，解决了小口径管道现场热煨弯管无法加工热煨弯管坡口的问题，简化了工序，减少设备投入成本。

如图4至图6中所示，现有技术中，目前油气长输管道使用自动氩弧焊一般都使用U型坡口，该坡口主要优点就是小角度可以减少填充金属节省焊材。不足之处是为保证根焊焊接质量，管端U型坡口钝边必须保证较好的均匀性，管材加工需要使用带浮动跟踪刀架的坡口机，相比V型坡口，其加工成本投入较大且加工技术要求较高。

V型坡口无钝边，无须采用坡口机进行加工，现场组对施工方便。同时V型坡口采用0点-6点-12点的360°整圈焊接，U型坡口采用6-0点左右分半式180度向上焊接，前者只需要1个自动焊机头就可以完成焊接，后者需要2个机头或者1个机头左右轮换焊接，经济成本较高，设备利用率不高。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，其特征在于，包括以下具体步鄹：

S1：采用氩弧自动焊焊接设备将第一根管道和第二根管道的一端进行根焊焊接；

S2：采用氩弧自动焊焊接设备将第一根管道和第二根管道的一端继续进行焊接，完成余下部分的焊接形成满焊；

S3：按照所述S1和S2的步鄹完成多根管道的焊接。

2.根据权利要求1所述的山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，其特征在于，所述S1包括以下具体步骤：

采用从12点钟位置起弧，沿轨道运行360°，返回12点钟位置，实现下向焊和上向焊结合的焊接方式。

3.根据权利要求1所述的山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，其特征在于，所述S2包括以下具体步骤：

对12点钟接头位置进行打磨至其与整体焊道高度一致，然后错开根焊接头位置约30-50mm起弧开始焊接，并采取下向焊+上向焊的360°的方式焊接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，其特征在于，所述S2与所述S3之间还包括：

对两根管道的焊接处进行外观检查，余高控制在0-2mm，不符合标准要求余高的管道需要继续进行打磨或修补处理。

5.根据权利要求1-3任一项所述的山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，其特征在于：所述S1中焊接前需要将两根管道放置在支撑墩上。

6.根据权利要求5所述的山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，其特征在于：所述S1中支撑墩的高度大于500mm。

7.根据权利要求5所述的山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，其特征在于：所述S1中位于支撑墩上的两根管道之间的间距为0-0.5mm。

8.根据权利要求1-3任一项所述的山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，其特征在于，所述S1之前还包括S0：管道清理，同时在管道上加工出V型坡口。

9.根据权利要求8所述的山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，其特征在于，所述S0之前还包括：选择适宜长度的管道，并将其中一根管道下料成所需的长度。

10.根据权利要求9所述的山区小口径碳钢管道自动氩弧焊焊接施工方法，其特征在于，管道选取之前还包括：在山区测量管道线路，并测量出变坡点的位置即弯管安装的位置以及弯管的读数。