全自動焊接工藝

1、For personal use only in study and research; not for commercialuse管道全自動焊接工法天津大港油田集團工程建設有限責任公司近幾年，長輸管道市場明顯地向著高壓力、大口徑、厚壁厚的趨勢發(fā)展。目前中 國石油行業(yè)大多數(shù)施工單位采用全自動焊接的方式從事長輸管道施工。目前中國石油行業(yè)各施工單位都在管道焊接裝備、施工能力等方面取得長足的進 步，陸續(xù)裝備了自動焊接機組，進入了大口徑管道施工市場。近年來，成品油管線工程及各種天然氣支線工程建設累計將有數(shù)萬公里正在施工。 在未來的幾年里，石油天然氣管輸管道工程施工市場容量巨大，給大港油田集團工程 建設

2、公司帶來了更大的商機，市場發(fā)展前景看好。通過近幾年的研究，從室內(nèi)試驗到現(xiàn)場實踐，進行了全自動焊接設備優(yōu)化配置及 各項資源的優(yōu)化配置，合理調整了工藝參數(shù)，并針對不同地形地貌制定了適宜性的施 工方案和施工組織方式，目前已形成了 一套行之有效的施工工法一一大口徑長輸管道 全自動焊接工法，并在全公司范圍內(nèi)推廣應用，達到了預期的研究效果，取得了良好 的經(jīng)濟效益和社會效益。一、工法特點1 .全自動焊接采用藥心焊絲和氣體保護，可以獲得優(yōu)良的焊接質量。該焊接工藝 以其小電流、低電壓、細直徑實心焊絲、短路過渡為主要特點，下向焊時熔池體積小、 可實現(xiàn)全焊接及抗銹低氫的內(nèi)在優(yōu)勢，特別適合于填充焊，蓋面焊時Ar氣體和

3、CO氣體的保護作用使其焊縫表面成型規(guī)則、飽滿，且與母材過渡圓滑。2 .全自動焊接合格率高，焊接參數(shù)調定之后，即可實現(xiàn)自動化作業(yè)，減少人為操 作因素對焊接質量的影響，提高焊口一次合格率。3 .全自動焊接參數(shù)調定后能進行連續(xù)性作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率，與其他焊接方法 比較，減少了頻繁更換焊條、焊絲產(chǎn)生的材料浪費，降低施工成本。同時全自動化焊 接作業(yè)也降低了工人的勞動強度，但對工人的自身素質和操作能力有更高的要求。4 .全自動焊接工藝對管道組對坡口質量和坡口型式要求嚴格，需要配套的坡口整形機等設備。5 .全自動焊接的保護氣體為Ar氣體和CO氣體，因此與其他焊接方法比較，施工 環(huán)境更為苛刻，現(xiàn)場施工時要求

4、環(huán)境風速小于 2m/s。二、適用范圍1 .本工法適用于管徑 DN700以上、壁厚11mm上的油氣長距離輸送管道水平固 定對接的全位置下向焊焊接施工。2 .本工法需要良好的工程施工環(huán)境，適于在地勢平坦開闊的地段。三、工藝原理管道全自動氣體保護下向焊接工藝使用可熔化的焊絲與主要焊金屬之間的電弧為 熱焊來溶化焊絲和鋼管，在焊接時向焊接區(qū)域輸送保護氣體以隔離空氣的有害作用， 通過連續(xù)送絲完成焊接。管道全自動焊接其整個焊接過程是一個從平焊狀態(tài)到立焊狀態(tài)再到仰焊狀態(tài)的平 滑過度過程。管道全自動焊機的焊接速度、送絲速度、擺動寬度、擺動速度、焊接電 壓和焊接電流都要隨著狀態(tài)的變化而變化。圓周各點參數(shù)均由計算機

5、程序自動控制完 成，實現(xiàn)焊接工藝參數(shù)的連續(xù)變化。本工法采用STT半自動根焊+自動外焊機填充、蓋面。根焊設備為林肯 STRII型 焊接電源+相匹配的送絲機，填充焊、蓋面焊設備為 PAW200（E自動外焊機。保護氣 體采用Ar氣體和CO氣體。四、施工工藝流程及操作要點（一）施工工藝流程管口清理坡口修整 聲 i管”唆流1里圖管口組對兩端100mm范圍內(nèi)的塵土、油污、鐵銹等清理干凈，露出金屬光澤，螺紋管端口焊縫（二）操作要點處需把余高打磨平滑，嚴禁使用砂輪機打磨坡口以外的管材表面，然后由管工用對口 器進行管口組對，用間隙板定間隙。并檢查管口是否存在壓痕、裂紋等缺陷，如果發(fā) 現(xiàn)要及時按要求修復，不符合要

6、求的管子不得組裝。2 .管口修整與組對全自動焊接對坡口要求嚴格，必要時用坡口整形機對管口進行整形。管道全自動 焊接管口組對尺寸如下圖：2.0mm02.0mm管組對接頭的坡口1 0.52.0mm 間隙2.0322.5。土 0.5,死口及其它不能使用時內(nèi)對口器時采用外對襯),專屯邊1.2內(nèi)對口器(連頭碰方可卸除內(nèi)對口器。使用外對口器時，必須在焊口整個圓周上均勻分布 46處定位焊，每一處定位焊長度不應小于100mm且在卸下外對口器前，定位焊的累計長度不得少于管周長 的50%兩相鄰管的螺旋焊縫在對口處應錯開不小于 100 mm的距離。3 .安裝焊接軌道自動焊接小車行走在焊接軌道上，軌道與管道的同心度和

7、與管的平行度直接影 響著焊接的質量，應采用專用工具安裝軌道，軌道專用安裝工具可以測量和調整軌道 邊緣與管道坡口之間的距離，調整軌道的松緊度。軌道安裝專用工具的錘面硬度應稍 低于焊接軌道的硬度，過硬易造成軌道的損傷。軌道安裝后，應保證軌道與管道表面 的距離小于3mm軌道與管口端面的距離小于 2mm4 .輸入焊接參數(shù)軌道安裝完畢后，將焊機安裝在軌道上，按焊接指導書的要求調整焊機的焊槍位 置和角度。通過焊接參數(shù)輸入器，將焊接參數(shù)輸入到計算機中。表1根焊焊接工藝參數(shù)焊道焊材牌號直徑(mm)極性焊接電流(A)電壓(V)送絲速度(in./min )焊接速度(cm/min)保護氣體氣體配比流量l/min根焊

8、AWS A5.18ER70S-X1.2DO峰值 350420基值609016251201501625見備注2030注：DC+表示焊絲接正。根焊電壓為參考值，填充、蓋面焊電流為參考值。 (75-90 ) % Ar+ (25-10 ) % CO焊接電源5.焊接根據(jù)焊攆工&寬1:為坡nW預共側不小于PAW2000全自動焊機 規(guī)程的要求，健籟早前Mimn75mm勺范圍內(nèi)，預用用L可用非攔觸式溫度計在距管口50mm處測量，預熱2接220V電源預熱溫度100c且小于150 C, 控評用在預熱范圍內(nèi)溫度忤 札溫梅高于但不超過規(guī)定溫度 自動焊接小車顯50C,去熱滿撤離后1-2分鐘后、才年年楂、保證溺度

9、均勻。物熱源為液化葉備專用白J中環(huán)型火焰加熱學6.外觀檢查外,口：寬2.0度為時側外0.52.0mm；余高為余高大2mmi小二咬邊深月:不得大于C3m 氣015mnSB分A長 氣 m咬*度不得力的15%接口近表面上不得有裂紋、焊瘤、大It婀點TPTOmm度不得大于50mm焊但7渣、凹陷、引弧嗔跡中暗售的自動焊專 用軌道有申溫火源超過3002.Gr度在0.30.5mm的單個長度錯邊量小于2mmA/v Z/L 7lTl rrP Tl?z -PZ-11 、玄治/ JX "'J J計長表2填充焊、蓋面焊焊接工藝參數(shù)焊道焊接速度(cm/min)送絲速度(m/miri)擺動速度(cm/m

10、in)邊緣停留時間(ms)電壓(V)保護氣體co(%)Ar(%)流量L/min填充20-358.09.03404408014017-2515-2585-7515-25蓋面17-277.08.830036010016017-2515-2585-7515-25注：極性為焊絲接正。填充、蓋面焊電流為參考值水作業(yè)進行組對焊接。自檢合格后，寫焊工號7 .探傷檢驗焊完的焊縫先檢查外觀合格后再進行無損探傷。管道焊縫100%S行環(huán)向焊縫的X射線照相，執(zhí)行石油天然氣鋼質管道對接焊縫射線照相及質量分級標準R級為合 格。將檢測結果及時確認核實后，對不合格的焊口安排專人進行返修。8 .不合格焊口返修組織專門返修小組對

11、不合格焊縫進行返修，焊口返修采用手工焊接返修。二次返 修不合格的焊口需割口重新焊接、拍片檢查至合格。五、材料、設備及勞動力組織（一）工程材料該工法在西氣東輸一陜京二線聯(lián)絡線工程第8標段運用時采用地工程材料有:9 .鋼管鋼管標準：API Spec 5L （GB/T 9711.2） 鋼 級：X70 （ L485）直 徑：1016mm壁 厚：17.5mm其化學成分和機械性能見表3。表3鋼管的化學成分和機械性能表化學成分CMnSP0.221.650.0150.025機械性能屈服強度（Mpa）抗拉強度（Mpa）伸長率（）483562162.焊接材料表4焊接材料表焊材焊材標準牌號焊材規(guī)格根焊焊絲AWS A

12、5.18 ER70S錦泰JM58 1.2mm填充、盍向焊絲AWSA5.28 ER80S-G錦泰JM68 1.0mm3 .保護氣體本工法用到的保護氣體為 Ar氣體和CO2氣體。其中Ar氣體純度：99.96, CO2 氣體純度：99.5, CO2氣體含水量：0.0050（二）機具設備本工法使用的主要機械設備見表 5。表5主要機械設備表序號設備名稱、型號數(shù)量備注1自行式移動電站（DZ100）4臺野外行走功能2林肯半自動焊機（STRn）2臺打底根焊3PAW200階自動焊機4臺填充壺間4吊管機（70T）3臺布管、對口5坡口整形機1臺加工坡口6氣動內(nèi)對口器1臺組對焊口7淚已硝1臺對口前清理管內(nèi)雜物8層間測

13、溫儀1臺測試層間溫度9熱處理儀1臺進行焊后熱處理10溫濕度儀1臺測量環(huán)境溫、濕度11風速儀1臺測量環(huán)境風速12焊接檢驗尺KH45型2把焊縫外觀檢驗（三）勞動力組織本工法人員組織見表6表6勞動力組織表序號工種數(shù)量備注1項目經(jīng)理1對工程全面負責2項目副經(jīng)理2協(xié)助項目經(jīng)理工作2施工班長1負責現(xiàn)場施工3技術負責人2負責工程技術4安全負責人2的工5質里負貝人1負責工程質量7測量工2測量定位8起重工3起重10管工10組對11電焊工10焊接12電工1施工用電13輔助工及其他人員10輔助施工六、質量控制1 .制定長輸管道全自動焊接施工項目管理質量方針、目標。成立施工質量 管理項目組，明確項目部崗位質量管理職責

14、。2 .施工前，檢查驗收管子的長度、鋼管厚度、防腐層厚度、防腐質量、管口質 量（直徑、橢圓度、管口垂直度、管子直度）等。對螺旋焊縫管，檢查測量管口周長、 直徑，以使匹配對口，做到使兩相鄰管口直徑誤差1mm,周長誤差0 4mm。對檢查出的不合格的管子應標識隔離。3 .清理管口，采用專用清理工具將管口的坡口、鈍邊修好；機制坡口的內(nèi)卷邊要清除掉，螺旋管、直縫管管端內(nèi)外焊道高出管壁10mm范圍內(nèi)要用砂輪機抹平且平緩過渡；管端內(nèi)外20mm內(nèi)的銹跡要清除，直至見到金屬本色。管組對接頭的坡口形式應為V型，管道坡口角度應為22.5° ±0.5° ,鈍邊1.22.0mm,間隙2.0

15、3.0mm,組對錯邊量按 10%!壁厚控制。4 對口時，起吊管子的吊具不得損壞防腐層。組對時應控制錯邊量、螺旋焊縫或直焊縫錯開量以及對口間隙，使其符合焊接規(guī)范要求。5焊接施工前對所有參加施工的人員進行交底，明確各項質量指標及要求，同時明確各崗位人員的質量職責，嚴格按規(guī)范及設計要求進行施工。6參加施焊的焊工必須是經(jīng)過培訓取得專業(yè)資格證書，同時通過針對當前施工管線焊接要求考試的合格者。7管口根焊沒有完成時，不得撤出內(nèi)對口器。在根焊過程中，不得活動管子或碰撞管子。根焊必須熔透，背面成形良好。根焊完成后，焊工應仔細自查是否有裂紋、 夾渣、氣孔等缺陷，如有，應消除后重焊。8 .焊縫接頭點，應略加打磨，相

16、鄰兩層的接頭點不得重疊，應錯開20mm上每遍焊完后焊工應認真清根，除去表層氣孔、夾渣等缺陷，砂輪粉末也應清除。9 焊接過程中，應注意控制層間溫度，當層間溫度低于規(guī)定要求時，應重新加熱。10使用的焊接極性、電流、電壓、焊接速度等應符合焊接工藝規(guī)程要求11 焊道表面應成型良好，管口和焊道表面應無飛濺、裂紋、焊疤、氣孔和夾渣等缺陷，焊道外觀檢驗執(zhí)行油氣長輸管道工程施工及驗收規(guī)范GB50369-2006的規(guī)定12所用焊機須是完好設備，設備性能滿足焊接工藝的要求。13所用焊材與設計要求相符，且通過焊接工藝評定，滿足設計要求。14在下列任何一種環(huán)境中，如未采取有效防護措施不得進行焊接：1) 雨、濃霧天氣；

17、2) 大氣相對濕度超過90%；3) 風速大于2 米 / 秒，應采取有效的措施(如防風棚等)；4) 環(huán)境溫度低于5，應采取有效措施(如石棉被等進行層間或焊后保溫)，防止焊縫冷速過快。15嚴把好各工序的施工質量，質檢人員施工期間不離場，隨時檢查施工質量。七、安全措施1建立安全保證體系，確定安全生產(chǎn)責任人。2. 對所有參加施工人員進行HS或全教育，對施工中容易出現(xiàn)的安全隱患提前預 防。做好各工序安全教育和安全技術交底。3. 定期召開安全生產(chǎn)例會，定期組織進行安全檢查工作，例行安全檢查每周一次，安全員及相關人員對施工全過程進行全方位、全過程監(jiān)督檢查。4. 施工機械操作處要有規(guī)范的操作規(guī)程，特殊工種及專

18、業(yè)施工人員要持證上崗，嚴格執(zhí)行崗位責任制，做到自我安全保護“三不傷害”。5. 施工負責人及現(xiàn)場安全員負責施工現(xiàn)場安全，隨時檢查現(xiàn)場情況，發(fā)現(xiàn)問及時使處理。6. 施工人員要穿戴好勞動防護用品，勞動防護用品質量必須符合相關要求并定期檢查，施工機械必須在使用前進行檢查驗收.7. 電焊工要有相應的資格證，要嚴格遵守電氣安全技術規(guī)程。除電焊機二次開關以下的電氣線路外, 電焊工不許使用其它電氣線路施焊。對所有電焊設備都應進行日常使用前的故障檢查。電焊機必須有接地線，電焊機一次接線處應加保護罩，電線應該經(jīng)常保持絕緣良好。焊機機體的任何部位禁止與焊把未絕緣的金屬部件以及任何裸露的導體相接觸。電焊面罩應嚴密不漏

19、光，焊接前應佩帶好防護用品。焊接時要按技術要求進行施工，打焊渣時，要防止焊渣傷眼或進入耳朵。8. 在潮濕地焊接時必須采取絕緣措施，不得使人體、焊機或其它金屬構件成為焊接回路，以防焊接電流造成人身傷害或設備事故。八、環(huán)保措施1. 環(huán)境保護職能部門及人員對日常施工及生活進行管理和監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)不符合項及時糾正，保證環(huán)境處在一個良好狀態(tài)2. 在施工作業(yè)區(qū)范圍內(nèi)與施工有關的焊絲、焊渣等垃圾和碎片應及時清理出場，并進行妥當處理。3. 建筑施工和生活垃圾不得隨意堆放、遺棄或灑落，要集中收集，當天帶回住地妥善處置。4. 設置生活垃圾集中堆放設備，對生活垃圾進行回收處理，禁止任意亂扔造成白色污染，并保持場地內(nèi)清潔

20、。九、效益分析在大港油田工程建設公司承建的西氣東輸陜京二線聯(lián)絡線工程第8 標段，直徑為1016的管線長約14.5km,壁厚為17.5mm?口 21mmM種，焊口總數(shù)1237道焊口（全 自動焊接）。對以上焊口進行100% X射線檢測，結果按SY/T4056 93石油天然氣鋼 質管道對接焊縫射線照相及質量分級的R級合格標準進行評定，一次合格率達到 96.32，比半自動焊接一次合格率提高了6個百分點，累計節(jié)約費用達到75.8 萬元。在西氣東輸二線管道工程（西段）第十二標段中，管線直徑為1219的管線長約80km 壁厚為18.4mm 22mn口 26.4mm三種焊口總數(shù)達到7000道焊口。對以上焊口進 行 100%X 射線檢測，結果按SY/T4056 93石油天然氣鋼質管道對接焊縫射線照相及質量分級的II級合格標準進行評定，一次合格率達到95%,比半自動焊接一次合格率提高了5 個百分點，累計節(jié)約費用達到419.9 萬元，保證了大口徑長輸管道施工質量，而且取得了明顯的經(jīng)濟效益。本工