全自動(dòng)焊接工藝設(shè)計(jì)

1、-管道全自動(dòng)焊接工法*大港油田集團(tuán)工程建立*公司近幾年，長輸管道市場(chǎng)明顯地向著高壓力、大口徑、厚壁厚的趨勢(shì)開展。目前中國石油行業(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(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，成品油管線工程及各種天然氣支線工程建立累計(jì)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(chǎng)容量巨大，給大港油田集團(tuán)工程建立公司帶來了更大的商機(jī)，市場(chǎng)開展前景看好。通過近幾年的研究，從室試驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，進(jìn)展了全自動(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)整了工藝參數(shù)

2、，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大口徑長輸管道全自動(dòng)焊接工法，并在全公司圍推廣應(yīng)用，到達(dá)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在優(yōu)勢(shì)，特別適合于填充焊，蓋面焊時(shí)Ar氣體和CO2氣體的保護(hù)作用使其焊縫外表成型規(guī)則、飽滿，且與母材過渡圓滑。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)量的影響，提高焊口一次合格

3、率。3全自動(dòng)焊接參數(shù)調(diào)定后能進(jìn)展連續(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)，降低施工本錢。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CO2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/s。二、適用圍1本工法適用于管徑DN700以上、壁厚11mm以上的油氣長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本工法需要良好的工程施工環(huán)境，適于在地勢(shì)平坦開闊的地段。

4、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，通過連續(xù)送絲完成焊接。管道全自動(dòng)焊接其整個(gè)焊接過程是一個(gè)從平焊狀態(tài)到立焊狀態(tài)再到仰焊狀態(tài)的平滑過度過程。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型焊接電源相匹配的送絲機(jī)，填充焊、蓋面焊設(shè)備為PAW2000型自動(dòng)外焊機(jī)。保護(hù)氣體采用Ar氣體和CO2

5、氣體。四、施工工藝流程及操作要點(diǎn)一施工工藝流程是否管口清理坡口修整管口預(yù)熱管口組對(duì)安裝焊接軌道輸入焊接參數(shù) 焊接外觀檢查手工焊返修是合格否無損探傷合格否手工焊返修焊接完畢否圖1 工藝流程圖二操作要點(diǎn)大港油田工程建立公司在西氣東輸陜京二線聯(lián)絡(luò)線工程第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)出以下幾點(diǎn)操作要點(diǎn)。1管口清理組裝前使用專用清管工具去除管的所有雜物；使用棉紗和鋼絲刷等工具將管口兩端100mm圍的塵土、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滑，嚴(yán)禁使用砂輪機(jī)打磨坡口以外的管材外表，然后由管工用對(duì)口器進(jìn)展管口組對(duì)，用間隙板

6、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)展整形。管道全自動(dòng)焊接收口組對(duì)尺寸如以下列圖：22.50.502.0mm0.52.0mm1.60.4mm圖2 管口組對(duì)管組對(duì)接頭的坡口形式應(yīng)為型，管道坡口角度應(yīng)為22.50.5，鈍邊1.22.0mm，間隙2.03.0mm，組對(duì)錯(cuò)邊量按10%管壁厚控制。對(duì)口采用對(duì)口器 (連頭碰死口及其它不能使用時(shí)對(duì)口器時(shí)采用外對(duì)口器)施工時(shí)，應(yīng)在根焊一遍后，方可卸除對(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46處定位焊，每一處定位焊長度不

7、應(yīng)小于100mm，且在卸下外對(duì)口器前，定位焊的累計(jì)長度不得少于管周長的50%。兩相鄰管的螺旋焊縫在對(duì)口處應(yīng)錯(cuò)開不小于100 mm的距離。3安裝焊接軌道自動(dòng)焊接小車行走在焊接軌道上，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)采用專用工具安裝軌道，軌道專用安裝工具可以測(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。軌道安裝專用工具的錘面硬度應(yīng)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(yīng)保證軌道與管道外表的距離小于3mm，軌道與管口端面的距離小于2mm。4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)書的要求調(diào)整焊機(jī)的焊槍位置和角度。通過焊接參數(shù)輸

8、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)焊道焊材牌號(hào)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(hù)氣體氣體配比流量l/min根焊AWS A5.18 ER70S-*1.2DC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。 75-90Ar+25-10CO2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/min擺動(dòng)速度cm/min邊緣停留時(shí)間ms電壓(V)保護(hù)氣體CO2 (%)Ar(%)流量L/min填充20358.09.034044

9、0801401725152585751525蓋面17277.08.83003601001601725152585751525注：極性為焊絲接正。填充、蓋面焊電流為參考值氣 管2.03.0mm自動(dòng)焊接小車控制電纜氣 管Ar氣瓶CO2氣瓶地線把線接220V電源PAW2000全自動(dòng)焊機(jī)控制箱氣體配比器遙控盒焊接電源+-焊接收道自動(dòng)焊專用軌道圖3管道全位置自動(dòng)焊接系統(tǒng)示意圖5焊接根據(jù)焊接工藝規(guī)程的要求，管線焊前需預(yù)熱管口，預(yù)熱溫度100且小于150，預(yù)熱寬度為坡口兩側(cè)不小于75mm的圍，預(yù)熱方法應(yīng)保障在預(yù)熱圍溫度均勻， 可用非接觸式溫度計(jì)在距管口50mm處測(cè)量，預(yù)熱完畢溫度高于但不超過規(guī)定溫度50，預(yù)

10、熱源撤離后12分鐘后，開場(chǎng)焊接，以保證溫度均勻。預(yù)熱源為液化氣，配備專用的中環(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)外外表0.52.0mm；余高為02.0mm，局部不得大于3mm，余高大于2mm且小于3mm局部的長度不得大于50mm；焊縫外外表都不得低于母材外表，咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊深度在0.30.5mm的單個(gè)長度不得超過30mm，累計(jì)長度不得大于焊縫周長的15%；接口錯(cuò)邊量小于2mm。焊縫及附近外表上不得有裂紋、 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，寫焊工號(hào)(不

11、準(zhǔn)打鋼印) 做自檢記錄，如此流水作業(yè)進(jìn)展組對(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)展無損探傷。管道焊縫100%進(jìn)展環(huán)向焊縫的*射線照相，執(zhí)行?石油天然氣鋼質(zhì)管道對(duì)接焊縫射線照相及質(zhì)量分級(jí)?標(biāo)準(zhǔn)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人進(jìn)展返修。8不合格焊口返修 組織專門返修小組對(duì)不合格焊縫進(jìn)展返修，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(shè)備及勞動(dòng)力組織一工程材料該工法在西氣東輸陜京二線聯(lián)絡(luò)線工程第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)：API Spec 5LGB/T 9711.2 鋼 級(jí)：*70L485直 徑：10

12、16mm壁 厚：17.5mm其化學(xué)成分和機(jī)械性能見表3。表3 鋼管的化學(xué)成分和機(jī)械性能表化學(xué)成分C Mn S P0.22 1.65 0.015 0.025 機(jī)械性能屈服強(qiáng)度(Mpa)抗拉強(qiáng)度(Mpa)伸長率483562162焊接材料表4 焊接材料表焊材焊材標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)焊材規(guī)格根焊焊絲AWS A5.18 ER70S錦泰JM581.2mm填充、蓋面焊絲AWSA5.28 ER80S-G錦泰JM681.0mm3保護(hù)氣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：99.96，CO2氣體純度：99.5，CO2氣體含水量：0.005。二機(jī)具設(shè)備本工法使用的主要機(jī)械設(shè)備見表5。表5 主要機(jī)械設(shè)備

13、表序號(hào)設(shè)備名稱、型號(hào)數(shù)量備注1自行式移動(dòng)電站DZ1004臺(tái)野外行走功能2林肯半自動(dòng)焊機(jī)STT2臺(tái)打底根焊3PAW2000全自動(dòng)焊機(jī)4臺(tái)填充蓋面4吊管機(jī)70T3臺(tái)布管、對(duì)口5坡口整形機(jī)1臺(tái)加工坡口6氣動(dòng)對(duì)口器1臺(tái)組對(duì)焊口7清管器1臺(tái)對(duì)口前清理管雜物8層間測(cè)溫儀1臺(tái)測(cè)試層間溫度9熱處理儀1臺(tái)進(jìn)展焊后熱處理10溫濕度儀1臺(tái)測(cè)量環(huán)境溫、濕度11風(fēng)速儀1臺(tái)測(cè)量環(huán)境風(fēng)速12焊接檢驗(yàn)尺KH45型2把焊縫外觀檢驗(yàn)三勞動(dòng)力組織本工法人員組織見表6。表6 勞動(dòng)力組織表序號(hào)工種數(shù)量備注1工程經(jīng)理1對(duì)工程全面負(fù)責(zé)2工程副經(jīng)理2協(xié)助工程經(jīng)理工作2施工班長1負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工3技術(shù)負(fù)責(zé)人2負(fù)責(zé)工程技術(shù)4平安負(fù)責(zé)人2負(fù)責(zé)工程平安

14、5質(zhì)量負(fù)責(zé)人1負(fù)責(zé)工程質(zhì)量7測(cè)量工2測(cè)量定位8起重工3起重10管工10組對(duì)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(zhì)量控制1制定長輸管道全自動(dòng)焊接施工工程管理質(zhì)量方針、目標(biāo)。成立施工質(zhì)量管理工程組，明確工程部崗位質(zhì)量管理職責(zé)。2施工前，檢查驗(yàn)收管子的長度、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、管子直度等。對(duì)螺旋焊縫管，檢查測(cè)量管口周長、直徑，以使匹配對(duì)口，做到使兩相鄰管口直徑誤差1mm，周長誤差4mm。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，采用專用清理工具將管口的坡口、鈍邊修好；機(jī)制坡口的卷邊要去除掉，螺旋管、直縫管管端外焊道

15、高出管壁10mm圍要用砂輪機(jī)抹平且平緩過渡；管端外20mm的銹跡要去除，直至見到金屬本色。管組對(duì)接頭的坡口形式應(yīng)為型，管道坡口角度應(yīng)為22.50.5，鈍邊1.22.0mm，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、螺旋焊縫或直焊縫錯(cuò)開量以及對(duì)口間隙，使其符合焊接規(guī)要求。5焊接施工前對(duì)所有參加施工的人員進(jìn)展交底，明確各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)及要求，同時(shí)明確各崗位人員的質(zhì)量職責(zé)，嚴(yán)格按規(guī)及設(shè)計(jì)要求進(jìn)展施工。6參加施焊的焊工必須是經(jīng)過培訓(xùn)取得專業(yè)書，同時(shí)通過針對(duì)當(dāng)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(shí)，不得撤出對(duì)口器。在根焊過程

16、中，不得活動(dòng)管子或碰撞管子。根焊必須熔透，反面成形良好。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)去除。9焊接過程中，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11焊道外表應(yīng)成型良好，管口和焊道外表應(yīng)無飛濺、裂紋、焊疤、氣孔和夾渣等缺陷，焊道外觀檢驗(yàn)執(zhí)行?油氣長輸管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)?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

17、足焊接工藝的要求。13所用焊材與設(shè)計(jì)要求相符，且通過焊接工藝評(píng)定，滿足設(shè)計(jì)要求。14在以下任何一種環(huán)境中，如未采取有效防護(hù)措施不得進(jìn)展焊接：1 雨、濃霧天氣；2 大氣相對(duì)濕度超過90%；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)境溫度低于5，應(yīng)采取有效措施如石棉被等進(jìn)展層間或焊后保溫，防止焊縫冷速過快。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、平安措施1建立平安保證體系，確定平安生產(chǎn)責(zé)任人。2對(duì)所有參加施工人員進(jìn)展HSE平安教育，對(duì)施工中容易出現(xiàn)的平安隱患提前預(yù)防。做好各工序平安教育和平安技術(shù)交底。3. 定期召開平安生產(chǎn)例會(huì)，定期組織進(jìn)展平安檢查工

18、作，例行平安檢查每周一次，平安員及相關(guān)人員對(duì)施工全過程進(jìn)展全方位、全過程監(jiān)視檢查。4.施工機(jī)械操作處要有規(guī)的操作規(guī)程，特殊工種及專業(yè)施工人員要持證上崗，嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制，做到自我平安保護(hù)“三不傷害。5.施工負(fù)責(zé)人及現(xiàn)場(chǎng)平安員負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場(chǎng)平安，隨時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)情況，發(fā)現(xiàn)問及時(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)用品質(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)展檢查驗(yàn)收.7. 電焊工要有相應(yīng)的，要嚴(yán)格遵守電氣平安技術(shù)規(guī)程。除電焊機(jī)二次開關(guān)以下的電氣線路外,電焊工不許使用其它電氣線路施焊。對(duì)所有電焊設(shè)備都應(yīng)進(jìn)展日常使用前的故障檢查。電焊機(jī)必須有接地線，電焊機(jī)一次接線處應(yīng)加保護(hù)罩

19、，電線應(yīng)該經(jīng)常保持絕緣良好。焊機(jī)機(jī)體的任何部位制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)展施工，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)職能部門及人員對(duì)日常施工及生活進(jìn)展管理和監(jiān)視，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)圍與施工有關(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)展妥當(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)展回收處理，制止任意亂扔造成白色污染，并保持場(chǎng)地清潔。九、效益分析在大港油田工程建立公司承建的西氣東輸陜京二線聯(lián)絡(luò)線工程第8標(biāo)段，直徑為1016的管線長約14.5km，壁厚為17.5mm