全自動(dòng)焊接工藝解讀

1、管道全自動(dòng)焊接工法天津大港油田集團(tuán)工程建設(shè)有限責(zé)任公司近幾年，長(zhǎng)輸管道市場(chǎng)明顯地向著高壓力、大口徑、厚壁厚的趨勢(shì)發(fā)展。目前中國(guó)石油行業(yè)大多數(shù)施工單位采用全自動(dòng)焊接的方式從事長(zhǎng)輸管道施工。目前中國(guó)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(zhǎng)足的進(jìn)步，陸續(xù)裝備了自動(dòng)焊接機(jī)組，進(jìn)入了大口徑管道施工市場(chǎng)。近年來(lái)，成品油管線(xiàn)工程及各種天然氣支線(xiàn)工程建設(shè)累計(jì)將有數(shù)萬(wàn)公里正在施工。在未來(lái)的幾年里，石油天然氣管輸管道工程施工市場(chǎng)容量巨大，給大港油田集團(tuán)工程建設(shè)公司帶來(lái)了更大的商機(jī)，市場(chǎng)發(fā)展前景看好。通過(guò)近幾年的研究，從室內(nèi)試驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，進(jìn)行了全自動(dòng)焊接設(shè)備優(yōu)化配置及各項(xiàng)資源的優(yōu)化配置，合理調(diào)整了

2、工藝參數(shù)，并針對(duì)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(zhǎng)輸管道全自動(dòng)焊接工法,并在全公司范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的研究效果，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。一、工法特點(diǎn)1 .全自動(dòng)焊接采用藥心焊絲和氣體保護(hù)，可以獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量。該焊接工藝以其小電流、低電壓、細(xì)直徑實(shí)心焊絲、短路過(guò)渡為主要特點(diǎn)，下向焊時(shí)熔池體積小、可實(shí)現(xiàn)全焊接及抗銹低氫的內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，特別適合于填充焊，蓋面焊時(shí)Ar氣體和CO氣，體的保護(hù)作用使其焊縫表面成型規(guī)則、飽滿(mǎn)，且與母材過(guò)渡圓滑。2 .全自動(dòng)焊接合格率高，焊接參數(shù)調(diào)定之后，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，減少人為操作因素對(duì)焊接質(zhì)

3、量的影響，提高焊口一次合格率。3 .全自動(dòng)焊接參數(shù)調(diào)定后能進(jìn)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(fèi)，降低施工成本。同時(shí)全自動(dòng)化焊接作業(yè)也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但對(duì)工人的自身素質(zhì)和操作能力有更高的要求°4 .全自動(dòng)焊接工藝對(duì)管道組對(duì)坡口質(zhì)量和坡口型式要求嚴(yán)格，需要配套的坡口整形機(jī)等設(shè)備。5 .全自動(dòng)焊接的保護(hù)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(chǎng)施工時(shí)要求環(huán)境風(fēng)速小于2m/so二、適用范圍.1 .本工法適用于管徑DN700以上、壁厚11mm以上的油氣長(zhǎng)距離輸送管道水平固定對(duì)接的全位置下向焊焊接施工。2

4、 .本工法需要良好的工程施工環(huán)境，適于在地勢(shì)平坦開(kāi)闊的地段。三、工藝原理管道全自動(dòng)氣體保護(hù)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(lái)溶化焊絲和鋼管，在焊接時(shí)向焊接區(qū)域輸送保護(hù)氣體以隔離空氣的有害作用，通過(guò)連續(xù)送絲完成焊接。管道全自動(dòng)焊接其整個(gè)焊接過(guò)程是一個(gè)從平焊狀態(tài)到立焊狀態(tài)再到仰焊狀態(tài)的平滑過(guò)度過(guò)程。管道全自動(dòng)焊機(jī)的焊接速度、送絲速度、擺動(dòng)寬度、擺動(dòng)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(diǎn)參數(shù)均由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制完成，實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)的連續(xù)變化。本工法采用STT半自動(dòng)根焊+自動(dòng)外焊機(jī)填充、蓋面。根焊設(shè)備為林肯STT-H型焊接電源+相匹配的送絲機(jī)，填充焊、蓋

5、面焊設(shè)備為PAW2000型自動(dòng)外焊機(jī)。保護(hù)氣體采用Ar氣體和CO氣體。：四、施工工藝流程及操作要點(diǎn)（一）施工工藝流程管口清理坡口修整管口預(yù)熱管口組對(duì)外觀檢查焊接輸入焊接參數(shù)安裝焊接軌道手工焊返修手1焊返修否否是是無(wú)損探傷合格否合格否焊接結(jié)束圖1工藝流程圖（二）操作要點(diǎn)大港油田工程建設(shè)公司在西氣東輸一陜京二線(xiàn)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)工程第8標(biāo)段中采用了全自動(dòng)氣體保護(hù)下向焊焊接方法，根據(jù)該工法在工程中的實(shí)際運(yùn)用，概括總結(jié)出以下兒點(diǎn)操作要點(diǎn)。1 .管口清理組裝前使用專(zhuān)用清管工具清除管內(nèi)的所有雜物；使用棉紗和鋼絲刷等工具將管口兩端100mm范圍內(nèi)的塵土、油污、鐵銹等清理干凈，露出金屬光澤，螺紋管端口焊縫處需把余高打磨平

6、滑，嚴(yán)禁使用砂輪機(jī)打磨坡口以外的管材表面，然后由管工用對(duì)口器進(jìn)行管口組對(duì)，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(shí)按要求修復(fù)，不符合要求的管子不得組裝。2 .管口修整與組對(duì)全自動(dòng)焊接對(duì)坡口要求嚴(yán)格，必要時(shí)用坡口整形機(jī)對(duì)管口進(jìn)行整形。管道全自動(dòng)焊接管口組對(duì)尺寸如下圖：0.522.5。±0.52.0mm2.0nim00.4mm1.6±管氣2管口組對(duì)圖°,鈍邊1.222.5°±0.5管組對(duì)接頭的坡口形式應(yīng)為V型，管道坡口角度應(yīng)為連頭碰(,組對(duì)錯(cuò)邊量按10%管壁厚控制。對(duì)口采用內(nèi)對(duì)口器2.0mm,間隙2.03.0mm施工時(shí)，應(yīng)

7、在根焊一遍后，方可卸除)死口及其它不能使用時(shí)內(nèi)對(duì)口器時(shí)采用外對(duì)口器處定位焊，每一處64內(nèi)對(duì)口器。使用外對(duì)口器時(shí)，必須在焊口整個(gè)圓周上均勻分布定位焊的累計(jì)長(zhǎng)度不得少于管周長(zhǎng)，且在卸下外對(duì)口器前，定位焊長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm的距離。509、兩相鄰管的螺旋焊縫在對(duì)口處應(yīng)錯(cuò)開(kāi)不小于100mm的.安裝焊接軌道3自動(dòng)焊接小車(chē)行走在焊接軌道上，軌道與管道的同心度和與管口的平行度直接影響著焊接的質(zhì)量，應(yīng)采用專(zhuān)用工具安裝軌道，軌道專(zhuān)用安裝工具可以測(cè)量和調(diào)整軌道邊緣與管道坡口之間的距離，調(diào)整軌道的松緊度。軌道安裝專(zhuān)用工具的錘面硬度應(yīng)稍低于焊接軌道的硬度，過(guò)硬易造成軌道的損傷。軌道安裝后，應(yīng)保證軌道與管道表面2mm

8、。，軌道與管口端面的距離小于的距離小于3mm4.輸入焊接參數(shù)軌道安裝完畢后，將焊機(jī)安裝在軌道上，按焊接指導(dǎo)書(shū)的要求調(diào)整焊機(jī)的焊槍位置和角度。通過(guò)焊接參數(shù)輸入器，將焊接參數(shù)輸入到計(jì)算機(jī)中。表1根焊焊接工藝參數(shù).保護(hù)氣焊接速焊接電送絲速直焊焊材牌極電(V)流量(in./ain)(m)(A)cm/min)氣體配比1/minAWSA5.18峰值3504201.2DC+1625120r5016、25見(jiàn)備注20、30根焊ER70S-X基值60、90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)%C0，表2填充焊、蓋面焊焊接工藝參數(shù).保護(hù)氣體邊綠停留

9、擺動(dòng)速度焊接速度送效速度(V)電壓焊道C0時(shí)間(03)(cw'cdn(rn/zain)(cm/m£nAr(%)ififtL/min(%)±15251525填充34044080140172585758.0、9.0203515v257.0v8.8部而300v36010016015v251725注：極性為焊絲接正。填充、蓋面焊電流為參考值接220V電源PAW2000焊接電源全自動(dòng)焊機(jī)一+杷控制箱翕氣管密期I殿年磔自動(dòng)焊接小車(chē)配氣體比器管氣自動(dòng)焊專(zhuān)2.0用軌道COAr柒裝焊接管道把線(xiàn)地線(xiàn)管道全位置自動(dòng)焊接系統(tǒng)示意圖3圖5 .焊接根據(jù)焊接工藝規(guī)程的要求，管線(xiàn)焊前需預(yù)熱管口，預(yù)

10、熱溫度N100C且小于150,預(yù)熱寬度為坡口兩側(cè)不小于75mm的范圍內(nèi)，預(yù)熱方法應(yīng)保障在預(yù)熱范圍內(nèi)溫度均勻，可用非接觸式溫度計(jì)在距管口50mm處測(cè)量，預(yù)熱結(jié)束溫度高于但不超過(guò)規(guī)定溫度50C,預(yù)熱源撤離后12分鐘后，開(kāi)始焊接，以保證溫度均勻。預(yù)熱源為液化氣，配備專(zhuān)用的中環(huán)型火焰加熱器加熱?；鹧嬉h(yuǎn)離防腐層，嚴(yán)禁用氣焊和其它高溫火源。6 .外觀檢查外觀：寬度為坡口兩側(cè)外表面0.52.0mm；余高為0、2.0mm,局部不得大于3mm,余高大于2mm且小于3mm部分的長(zhǎng)度不得大于50mm；焊縫外表面都不得低于母材表面，咬邊深度不得大于0.5mm,咬邊深度在0.30.5mm的單個(gè)長(zhǎng)度不得超過(guò)30mm,累

11、計(jì)長(zhǎng)度不得大于焊縫周長(zhǎng)的15%；接口錯(cuò)邊量小于2mm。焊縫及附近表面上不得有裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、凹陷、引弧痕跡、有害的焊瘤、夾具焊點(diǎn)、溶合性飛濺等，外觀成形均勻一致。自檢合格后，寫(xiě)焊工號(hào)(不準(zhǔn)打鋼印)做自檢記錄，如此流水作業(yè)進(jìn)行組對(duì)焊接。7 .探傷檢驗(yàn)焊完的焊縫先檢查外觀合格后再進(jìn)行無(wú)損探傷。管道焊縫100%進(jìn)行環(huán)向焊縫的X射線(xiàn)照相，執(zhí)行石油天然氣鋼質(zhì)管道對(duì)接焊縫射線(xiàn)照相及質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)H級(jí)為合格。將檢測(cè)結(jié)果及時(shí)確認(rèn)核實(shí)后，對(duì)不合格的焊口安排專(zhuān)人進(jìn)行返修。8 .不合格焊口返修組織專(zhuān)門(mén)返修小組對(duì)不合格焊縫進(jìn)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。

12、五、材料、設(shè)備及勞動(dòng)力組織(一)工程材料該工法在西氣東輸一陜京二線(xiàn)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)工程第8標(biāo)段運(yùn)用時(shí)采用地工程材料有：1 .鋼管鋼管標(biāo)準(zhǔn)：APISpec5L(GB/T9711.2)鋼級(jí)：X70(L485)直徑：01016mm壁厚：17.5mm其化學(xué)成分和機(jī)械性能見(jiàn)表3o表3鋼管的化學(xué)成分和機(jī)械性能表化C(Mp抗拉強(qiáng)(Mpa)伸長(zhǎng)率學(xué)成分MnSP0.221.650.0150.025屈服強(qiáng)度a)度(%)機(jī)械性能483562162 .焊接材料表4焊接材料表根焊焊絲焊材焊材標(biāo)準(zhǔn)AWSA5.18ER70S牌號(hào)焊材規(guī)格錦泰JM58L2mm填充、蓋面焊絲AWSA5.28ER80S-CJM68錦泰1.0mm3 .保護(hù)氣

13、體本工法用到的保護(hù)氣體為Ar氣體和CO2氣體。其中Ar氣體純度：N99.96%,CO2氣體純度:299.5%,CO2氣體含水量:20.005%。（二）機(jī)具設(shè)備本工法使用的主要機(jī)械設(shè)備見(jiàn)表5o表5主要機(jī)械設(shè)備表序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)、型號(hào)數(shù)量備注-100）1自行式移動(dòng)電站（DZH）林肯半自動(dòng)焊機(jī)（2STT3PAW2000全自動(dòng)焊機(jī)吊管機(jī)（70T）4坡口整形機(jī)5氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器6清管器7層間測(cè)溫儀89熱處理儀10溫濕度儀11風(fēng)速儀12型KH45焊接檢驗(yàn)尺野外行走功能4臺(tái)打底根焊臺(tái)2填充蓋面4臺(tái)3臺(tái)臺(tái)11臺(tái)臺(tái)11臺(tái)臺(tái)11臺(tái)1臺(tái)2把布管、對(duì)口加工坡口組對(duì)焊口對(duì)口前清理管內(nèi)雜物測(cè)試層間溫度進(jìn)行焊后熱處理測(cè)量環(huán)境溫、濕

14、度測(cè)量環(huán)境風(fēng)速焊縫外觀檢驗(yàn)（三）勞動(dòng)力組織o6本工法人員組織見(jiàn)表.表6勞動(dòng)力組織表.序號(hào)工種數(shù)量備注對(duì)工程全面負(fù)責(zé)11項(xiàng)目經(jīng)理協(xié)助項(xiàng)目經(jīng)理工作2項(xiàng)目副經(jīng)理2負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工21施工班長(zhǎng)負(fù)責(zé)工程技術(shù)技術(shù)負(fù)責(zé)人32負(fù)責(zé)工程安全2安全負(fù)責(zé)人4負(fù)責(zé)工程質(zhì)量15質(zhì)量負(fù)責(zé)人測(cè)量定位72測(cè)量工起重38起重工組對(duì)管工1010焊接1011電焊工施工用電112電工輔助施工輔助匚及其他人員13六、質(zhì)量控制1 .制定長(zhǎng)輸管道全自動(dòng)焊接施工項(xiàng)目管理質(zhì)量方針、目標(biāo)。成立施工質(zhì)量管理項(xiàng)目組，明確項(xiàng)目部崗位質(zhì)量管理職責(zé)。2 .施工前，檢查驗(yàn)收管子的長(zhǎng)度、鋼管厚度、防腐層厚度、防腐質(zhì)量、管口質(zhì)量（直徑、橢圓度、管口垂直度、管子直度

15、）等。對(duì)螺旋焊縫管，檢查測(cè)量管口周長(zhǎng)、直徑，以使匹配對(duì)口，做到使兩相鄰管口直徑誤差Vlmm,周長(zhǎng)誤差W4mme對(duì)檢查出的不合格的管子應(yīng)標(biāo)識(shí)隔離。3 .清理管口，采用專(zhuān)用清理工具將管口的坡口、鈍邊修好；機(jī)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(jī)抹平且平緩過(guò)渡；管端內(nèi)外20mm內(nèi)的銹跡要清除，直至見(jiàn)到金屬本色。管組對(duì)接頭的坡口形式應(yīng)為V型，管道坡口角度應(yīng)為22.5°±0.5°,鈍邊L22.0mm,間隙2.03.0mm,組對(duì)錯(cuò)邊量按10%管壁厚控制。4 .對(duì)口時(shí)，起吊管子的吊具不得損壞防腐層。組對(duì)時(shí)應(yīng)控制錯(cuò)邊量、螺旋焊縫或直焊縫

16、錯(cuò)開(kāi)量以及對(duì)口間隙，使其符合焊接規(guī)范要求。.焊接施工前對(duì)所有參加施工的人員進(jìn)行交底，明確各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)及要求，同5.時(shí)明確各崗位人員的質(zhì)量職責(zé)，嚴(yán)格按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。6 .參加施焊的焊工必須是經(jīng)過(guò)培訓(xùn)取得專(zhuān)業(yè)資格證書(shū)，同時(shí)通過(guò)針對(duì)當(dāng)前施工管線(xiàn)焊接要求考試的合格者。7 .管口根焊沒(méi)有完成時(shí)，不得撤出內(nèi)對(duì)口器。在根焊過(guò)程中，不得活動(dòng)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(yīng)仔細(xì)自查是否有裂紋、夾渣、氣孔等缺陷，如有，應(yīng)消除后重焊。8 .焊縫接頭點(diǎn)，應(yīng)略加打磨，相鄰兩層的接頭點(diǎn)不得重疊，應(yīng)錯(cuò)開(kāi)20mm以上每遍焊完后焊工應(yīng)認(rèn)真清根，除去表層氣孔、夾渣等缺陷，砂輪粉末也應(yīng)清除。

17、9 .焊接過(guò)程中，應(yīng)注意控制層間溫度，當(dāng)層間溫度低于規(guī)定要求時(shí)，應(yīng)重新加熱。10 .使用的焊接極性、電流、電壓、焊接速度等應(yīng)符合焊接工藝規(guī)程要求n.焊道表面應(yīng)成型良好，管口和焊道表面應(yīng)無(wú)飛濺、裂紋、焊疤、氣孔和夾渣等缺陷，焊道外觀檢驗(yàn)執(zhí)行油氣長(zhǎng)輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50369-2006的規(guī)定12 .所用焊機(jī)須是完好設(shè)備，設(shè)備性能滿(mǎn)足焊接工藝的要求。13 .所用焊材與設(shè)計(jì)要求相符，且通過(guò)焊接工藝評(píng)定，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。14 .在下列任何一種環(huán)境中，如未采取有效防護(hù)措施不得進(jìn)行焊接：1） 雨、濃霧天氣；2） 大氣相對(duì)濕度超過(guò)90樂(lè)3） 風(fēng)速大于2米/秒，應(yīng)采取有效的措施（如防風(fēng)棚等）；4） 環(huán)境

18、溫度低于5C,應(yīng)采取有效措施（如石棉被等進(jìn)行層間或焊后保溫），防止焊縫冷速過(guò)快。15.嚴(yán)把好各工序的施工質(zhì)量，質(zhì)檢人員施工期間不離場(chǎng)，隨時(shí)檢查施工質(zhì)量。七、安全措施1 .建立安全保證體系，確定安全生產(chǎn)責(zé)任人。2 .對(duì)所有參加施工人員進(jìn)行HSE安全教育，對(duì)施工中容易出現(xiàn)的安全隱患提前預(yù)防。做好各工序安全教育和安全技術(shù)交底。3 .定期召開(kāi)安全生產(chǎn)例會(huì)，定期組織進(jìn)行安全檢查工作，例行安全檢查每周一次，安全員及相關(guān)人員對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行全方位、全過(guò)程監(jiān)督檢查。施工機(jī)械操作處要有規(guī)范的操作規(guī)程，特殊工種及專(zhuān)業(yè)施工人員要持證上崗，4.嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制，做到自我安全保護(hù)“三不傷害”。5 .施工負(fù)責(zé)人及現(xiàn)場(chǎng)安

19、全員負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場(chǎng)安全，隨時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)及時(shí)使處理。6 .施工人員要穿戴好勞動(dòng)防護(hù)用品，勞動(dòng)防護(hù)川品質(zhì)量必須符合相關(guān)要求并定期檢查，施工機(jī)械必須在使用前進(jìn)行檢查驗(yàn)收.7 .電焊工要有相應(yīng)的資格證，要嚴(yán)格遵守電氣安全技術(shù)規(guī)程。除電焊機(jī)二次開(kāi)關(guān)以下的電氣線(xiàn)路外，電焊工不許使用其它電氣線(xiàn)路施焊。對(duì)所有電焊設(shè)備都應(yīng)進(jìn)行日常使用前的故障檢查。電焊機(jī)必須有接地線(xiàn)，電焊機(jī)一次接線(xiàn)處應(yīng)加保護(hù)罩，電線(xiàn)應(yīng)該經(jīng)常保持絕緣良好。焊機(jī)機(jī)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(dǎo)體相接觸。電焊面罩應(yīng)嚴(yán)密不漏光，焊接前應(yīng)佩帶好防護(hù)用品。焊接時(shí)要按技術(shù)要求進(jìn)行施工，打焊渣時(shí)，要防止焊渣傷眼或進(jìn)入耳朵。8.在潮濕地焊接時(shí)必須采取絕緣措施，不得使人體、焊機(jī)或其它金屬構(gòu)件成為焊接回路，以防焊接電流造成人身傷害或設(shè)備事故。八、環(huán)保措施1 .環(huán)境保護(hù)職能部門(mén)及人員對(duì)日常施工及生活進(jìn)行管理和監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)不符合項(xiàng)及時(shí)糾正，保證環(huán)境處在一個(gè)良好狀態(tài)2 .在施工作業(yè)區(qū)范圍內(nèi)與施匚有關(guān)的焊絲、焊渣等垃圾和碎片應(yīng)及時(shí)清理出場(chǎng),并進(jìn)行妥當(dāng)處理。3 .建筑施工和生活垃圾不得隨意堆放、遺棄或?yàn)⒙?，要集中收集，?dāng)天帶回住地妥善處置。4 .設(shè)置生活垃圾集中堆放設(shè)備，對(duì)生活垃圾進(jìn)行回收處理，禁止任意亂扔造成白色污染，并保持場(chǎng)地內(nèi)清潔。九、效益分析在大港油田工程建設(shè)公司承建的西氣東輸一陜京二線(xiàn)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)工程第8標(biāo)段，直徑為由101