手工下向+藥芯焊絲半自動(dòng)焊接工藝在長(zhǎng)輸管道焊接中的應(yīng)用

錢國(guó)意

（大慶建設(shè)集團(tuán)管道公司 黑龍江大慶 163000）

一、手工下向焊、半自動(dòng)焊接設(shè)備及材料：

1. 設(shè)備組成：

（1）手工下向焊封底設(shè)備：國(guó)產(chǎn)時(shí)代ZX7-400B

（2）半自動(dòng)藥芯焊絲下向焊設(shè)備：林肯電源DC-400 送絲機(jī)構(gòu)LN-23P

2. 設(shè)備簡(jiǎn)介：

(1)手工下向焊封底設(shè)備：

國(guó)產(chǎn)時(shí)代ZX7-400B 是廠家針對(duì)下向焊的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造的焊接電源。設(shè)備有焊接電流電壓兩塊儀表。適用于手工下向焊及管道手工電弧焊，還具有長(zhǎng)、中、短焊把線調(diào)節(jié)、引弧增流、電弧推力調(diào)節(jié)功能。

(2).半自動(dòng)藥芯焊絲下向焊設(shè)備：

a. 林肯電源DC-400 焊接電源可輸入460 V、380 V、230 V三種網(wǎng)路電壓，焊接電源上設(shè)有焊接電流、電壓兩塊儀表。具有手工電弧焊、氣體保護(hù)焊、埋弧焊、藥芯自保焊、氬弧焊等功能。對(duì)于藥芯自保護(hù)而言焊接電流、焊接電壓是通過調(diào)節(jié)送絲機(jī)結(jié)構(gòu)的送絲速度和焊接電壓來完成的。

b. 送絲機(jī)構(gòu)：LN－3 P型送絲機(jī)的一端與焊接電源DC－400 相連接，接通電源就可以在送絲機(jī)構(gòu)上調(diào)節(jié)送絲速度及焊接電壓。送絲形式為推絲式。

3. 焊接材料：

互相配合使用的焊接材料是：奧地利產(chǎn)伯樂(BOHLER)E 6010／Φ4.0 自保護(hù)藥芯焊絲是美國(guó)林肯產(chǎn)(LINCOLN)NR－207。

(1).奧地利產(chǎn)伯樂(BOHLER)E6010為纖維素型下向焊條。此類焊條焊接時(shí)產(chǎn)生大量的氣體，電弧吹力大，焊接工藝性能好，抗風(fēng)能力強(qiáng)，對(duì)氣孔敏感性差，焊接成型美觀，能適應(yīng)全位置焊接。

(2).自保護(hù)藥芯焊絲是(LINCOLN)NR－207。此類焊絲使用方便，受環(huán)境制約的條件少，焊接過程中容易控制，焊縫成型好。

焊條與焊絲共同特點(diǎn)是：焊接過程中飛濺、煙霧較大。

二、焊接工藝：

1. 焊接材料的保管、烘干、使用：

(1).焊條保管時(shí)嚴(yán)防潮濕、生銹。使用前嚴(yán)格按規(guī)定烘干，烘干溫度為60－80度，恒溫時(shí)間為0.5－1小時(shí)，使用時(shí)應(yīng)放在焊條保溫桶內(nèi)，隨用隨取，溫度超過80度以上時(shí)，焊條藥皮中的纖維素會(huì)變質(zhì)，焊接性能變差，嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量。因此必須嚴(yán)格控制烘干溫度。

(2).焊絲：盡可能封閉保管，不可使用帶銹斑的焊絲，以免產(chǎn)生氣孔。

2.焊口組對(duì)：

(1).坡口型式及尺寸：對(duì)于厚度較薄的管口均采用V型坡口（如圖1），厚度較大時(shí)從節(jié)約焊材、減輕焊工勞動(dòng)強(qiáng)度和提高生產(chǎn)力出發(fā)，一般采用復(fù)合型坡口（如圖2）。組對(duì)前應(yīng)徹底清理坡口附近內(nèi)外側(cè)的油、水銹等污物，對(duì)口間隙為1.6 土0.4 毫米，鈍邊為1.6 土0.4 毫米，鈍邊太大及對(duì)口間隙過小易產(chǎn)生未焊透缺陷。

圖2

(2).預(yù)熱：預(yù)熱的主要目的是防止裂紋。預(yù)熱溫度的高低取決于材質(zhì)、焊接環(huán)境及使用條件。對(duì)于一般鋼材可不預(yù)熱。測(cè)溫可用點(diǎn)溫儀或紅外線測(cè)溫儀來測(cè)得。一般情況下預(yù)熱溫度達(dá)到一定時(shí)，隨后就靠焊接的余熱來保持。

(3).點(diǎn)固焊：培訓(xùn)時(shí)可采用內(nèi)部打卡或直接點(diǎn)固。長(zhǎng)輸管道的施工宜采用內(nèi)對(duì)口器或外對(duì)口器。管道下向焊的組對(duì)質(zhì)量直接影響到焊縫的內(nèi)部質(zhì)量及外觀成形。因此應(yīng)嚴(yán)格按焊接工藝規(guī)程的要求進(jìn)行組對(duì)。點(diǎn)固焊點(diǎn)應(yīng)均布，長(zhǎng)度視管口直徑的大小及壁厚來決定。焊接工藝參數(shù)與正式焊要求相同。

3. 焊接：

(1).封底焊道采用E 6010／4.0 纖維素型下向焊條，采用正接法，因焊條接正極焊接時(shí)電弧穿透力強(qiáng)，從管口的頂端即12 點(diǎn)位置處引弧。開始向下焊，到底部即6點(diǎn)鐘位置結(jié)束，（如圖3）焊接電流一般為80-110 安培，上部分一般為直線或直線往復(fù)式運(yùn)條法，立焊及底部一般均采用直線型運(yùn)條法，焊接時(shí)要求單面焊雙面成型，背面焊縫要求焊波均勻，不可脫節(jié)，接頭均需打磨。封底是整個(gè)焊接過程中最重要的一道焊縫，必須保證根部焊透，因此易采用小規(guī)范短弧焊接，封底全部完成后，用鋼絲刷及角向磨光機(jī)把表面焊渣及突出部分徹底的清理，避免產(chǎn)生死角，以免在下道焊接時(shí)產(chǎn)生夾渣。

圖3

（2）熱焊：因纖維素型焊條焊接的封底焊縫含氫量較高，在較低溫度下易產(chǎn)生裂紋。特別是強(qiáng)度級(jí)別較高的鋼材，因此在封底焊道結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行熱焊，間隔時(shí)間不易太長(zhǎng)，層間溫度控制在100 度以上，熱焊采用NR－207 藥芯自保護(hù)半自動(dòng)焊接，直線型或稍做擺動(dòng)，焊接電壓在18-22V之間，送絲速度為70-110，絲干伸出導(dǎo)電嘴長(zhǎng)度為15-25mm 左右，熱焊時(shí)即要有一定的熔深，又要保證不被燒穿，應(yīng)保持焊縫均勻平整及坡口兩側(cè)熔合良好，為防止氣孔及夾渣的產(chǎn)生接頭越少越好。

（3）填充焊道的焊接：填充焊道的焊接是為蓋面打基礎(chǔ)的，填充幾次多取決于母材的厚度，填充時(shí)的電壓、送絲速度、絲干伸出長(zhǎng)度、焊接操作基本與熱焊一樣。

（4）立填充焊：填充焊道焊接完畢后，出現(xiàn)的主要問題是：上45度位置到下45度位置的焊縫高度低于上部及底部，因此在蓋面前應(yīng)視情況對(duì)立焊縫位置多填充一遍，以達(dá)到所需求的高度，且不可以燒壞坡口邊緣。

（5）蓋面焊道的焊接：蓋面前的填充焊道的高度，以低于母材0.5mm 的高度為最佳，蓋面焊的主要目的是在于填充焊縫，保證焊縫具有良好的成型，為防止咬邊、氣孔等缺陷的產(chǎn)生。焊接電壓與焊接電流應(yīng)比熱焊及填充時(shí)稍低一點(diǎn)。焊縫表面余高應(yīng)控制在0.5-1.6mm 之間，不宜超高過多，但底部允許余高可比平面及立面稍高一些。

4. 焊接時(shí)的注意事項(xiàng)：

（1）引?。核泻附右?yīng)在坡口內(nèi)，不得在坡口以外的母材上有電弧擦傷，特別是對(duì)于高強(qiáng)度母材更為重要，大量的實(shí)踐證明，在電弧擦傷處易產(chǎn)生氣孔和裂紋，封底時(shí)在接頭的后方10-15mm 處引弧，待熔池形成后，再將焊條慢慢地移至接頭處進(jìn)行焊接，接頭處一般均需打磨，對(duì)于收弧處產(chǎn)生的縮孔缺陷，必須打磨干凈后再進(jìn)行施焊。

（2）層間處理：層間接頭應(yīng)錯(cuò)開，每一層焊接結(jié)束，都要徹底清除焊渣、飛濺，檢查有無缺陷，將突出部分及高低不平處進(jìn)行打磨，以利于下一層的焊接，層間形狀應(yīng)為平滑凹形，其它形狀均成形不良。

（3）填充及蓋面的寬度：因采用的焊接方法從封底、填充、蓋面都是下向焊，因此每層焊縫的厚度不能太厚，熔池中的鐵水太多或焊接速度太慢，都可能造成鐵水下淌或產(chǎn)生氣孔等缺陷，而擺動(dòng)幅度也不易過大，因此必須采用快速焊、微擺動(dòng)的方法進(jìn)行施焊。對(duì)于厚度較大且坡口寬度太寬的焊縫，可采用排焊的方法，以達(dá)到所要求的焊縫寬度，填充、蓋面均可采用此方法。（如圖4）

圖4

（4）焊接操作的組合：在焊接較大直徑管口時(shí)為提高效率及保證層間溫度可采用4 人組合。直徑較小時(shí)可兩人組合。宜采用流水作業(yè)。

（5）表面清理：焊接結(jié)束后，應(yīng)仔細(xì)清理焊縫表面的藥皮及飛濺。

三、總結(jié)與討論：

1.此種結(jié)合焊接方法作為一種新的焊接工藝較手工焊具有顯著優(yōu)勢(shì)。

（1）焊接效率比手工焊提高2 倍以上。以西氣東輸Φ1016×17.5 管口焊接為例。每人每天平均可焊接兩道焊口以上。與手工焊相比由于半自動(dòng)化程度的提高，可明顯降低焊工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件，提高了生產(chǎn)率。

（2）焊接質(zhì)量得到了提高并保持穩(wěn)定。減少了返修帶來的人員及材料、設(shè)備的浪費(fèi)。特別是抗風(fēng)能力是手工電弧焊、氬弧焊及氣體保護(hù)焊等焊接方法無可比的。Χ 射線檢測(cè)一次合格率始終保持在99%以上。

2.存在問題：

（1）手工下向焊焊條及藥芯焊絲半自動(dòng)焊接時(shí)，產(chǎn)生的飛濺及產(chǎn)生的煙塵較大。

（2）目前使用的焊條、焊絲仍需進(jìn)口，成本較高，提高了生產(chǎn)成本，因此有待于開發(fā)國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)合格的下向焊焊條及藥芯焊絲。

四、結(jié)束語：

手工下向焊封底藥芯焊絲半自動(dòng)填充、蓋面焊接技術(shù)，是目前管道焊接的一種先進(jìn)工藝，經(jīng)過近幾年的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)焊證明，該技術(shù)不僅能夠滿足管道焊接的要求，而且還具有提高焊接質(zhì)量，提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善焊接環(huán)境等許多優(yōu)點(diǎn)。因此種組合焊接方法具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。