淺談纖維素焊條根焊在輸氣管道停氣聯(lián)頭中的運用

【摘 要】 近年來輸氣管線的建設(shè)、投運量大幅增長，老舊輸氣管線的安全隱患問題現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁，進行整改的需求加大，輸氣管線停氣聯(lián)頭是安全隱患整改施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而焊接質(zhì)量是停氣聯(lián)頭施工的重要指標，現(xiàn)就輸氣管線停氣聯(lián)頭中焊接受某些不利因數(shù)影響下，淺談纖維素焊條在停氣聯(lián)頭中根焊上的運用。

【關(guān)鍵詞】 停氣聯(lián)頭 ?纖維素焊條 ?根焊

輸氣管道停氣聯(lián)頭（以下簡稱停氣聯(lián)頭），是指輸送介質(zhì)為天然氣的在役管道遇特殊情況需停止輸送，并在空載狀態(tài)下，用盡可能短的時間完成局部管道設(shè)施更換的施工作業(yè)。常規(guī)狀態(tài)下，停氣聯(lián)頭焊接工序會受管內(nèi)殘余氣流、對口間隙不均勻、壁厚不同、管口橢圓度等一些對焊接不利因數(shù)的影響，因此，焊縫的根焊層最為關(guān)鍵，既要保證焊透，又不得燒穿，它還是以后各層焊道焊接的基礎(chǔ)，是停氣聯(lián)頭中焊接難度最大的一層焊道，因此控制根焊質(zhì)量是停氣聯(lián)頭中保證焊接質(zhì)量的重要保障。隨著纖維素焊條在長輸管道焊接中的不斷推廣及應(yīng)用，其優(yōu)良的焊接性、實用性、易操作性得到一致的認可，其焊接合格率按目前實際使用的焊口統(tǒng)計，達到了98%以上，通過多次在停氣聯(lián)頭根焊中的使用，證明其良好的適應(yīng)性能滿足停氣聯(lián)頭中焊接質(zhì)量的要求，因其高效率的焊接速度保證了縮短施工時間的需求。

1 輸氣管線停氣聯(lián)頭中影響焊接的不利因素

（1）停氣聯(lián)頭中由于新、舊管線的管材規(guī)格、型號不同，造成管壁錯邊量較大、對口間隙不均勻等現(xiàn)象，在根焊過程中易產(chǎn)生未焊透、未熔合、裂紋等焊接缺陷。

（2）根焊受氣流影響較大。原管線中的天然氣或置換的氮氣與空氣的密度不一樣，同段管線多處施工點相對高度差較大以及切斷閥關(guān)閉不嚴，根焊位置會因正壓或負壓狀況而產(chǎn)生氣體紊流。嚴重時，管內(nèi)存在殘余天然氣無法完全排空，會產(chǎn)生起火或打炮（指負壓狀況下外界空氣進入管內(nèi)與天然氣混合爆炸）現(xiàn)象。從而導(dǎo)致根焊困難，易產(chǎn)生氣孔，夾渣等焊接缺陷。

（3）原天然氣管線經(jīng)過漏磁智能檢測或其它因數(shù)導(dǎo)致管線自身被磁化，造成焊接時出現(xiàn)電弧磁偏吹現(xiàn)象。嚴重影響根焊質(zhì)量，易產(chǎn)生未熔合、氣孔、夾渣等焊接缺陷。

（4）原天然氣管線長期受H2S腐蝕，在設(shè)備、管線上出現(xiàn)局部的腐蝕、穿孔、裂紋、管壁厚度減薄、坑（點）蝕嚴重等現(xiàn)象。

2 纖維素焊條特點

（1）適用于直徑大于200mm以上的管道，焊接速度快，生產(chǎn)效率高，焊接質(zhì)量高。

（2）纖維素焊條藥皮中含有30%-50%的有機物，具有很強的造氣功能。焊接時產(chǎn)生大量的CO和CO2氣體，在保護電弧和熔池金屬的同時，增強了電弧吹力，保證熔滴在全位置焊接時向熔池的穩(wěn)定過渡，并阻止鐵水和熔渣下淌，同時有較大的熔透能力。其抗風(fēng)性能較強，4、5級風(fēng)以下，不用保護也可施焊，所以其電弧具有吹力大、挺度高、熔透性好的焊接特性。

（3）對管道的對口間隙要求不很嚴格，焊接的焊縫根部成形飽滿，容易獲得理想的背面成型，氣孔敏感性小，還有較強的抗銹能力和抗潮性，只要包裝良好，焊前一般不需烘烤，特別適于野外作業(yè)。

（4）焊接過程熔池清晰，便于全位置操作，其操作技術(shù)單一，焊工易于掌握，容易獲得高質(zhì)量的焊縫，是比較理想的根焊材料。

（5）熔敷金屬的含氫量比較高，焊縫金屬脫硫效果差，焊接時易產(chǎn)生裂紋。

3 焊接工藝

3.1 焊接材料

輸氣管線停氣聯(lián)頭中，我們使用的焊材一般選用伯樂管道專用纖維素焊條E6010，其化學(xué)成分和力學(xué)性能見表1。

3.2 焊前準備

將管子內(nèi)外坡口邊緣兩側(cè)20—25mm范圍內(nèi)的油污、銹、水和其它污物徹底清除干凈，用角向砂輪機打磨出金屬光澤。消除坡口內(nèi)外兩側(cè)埋弧焊縫余高20mm以上。原管線內(nèi)管壁受腐蝕地方一定要先用丙酮清洗、打磨、加熱去氫等處理，消除焊縫產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷傾向。

3.3 坡口技術(shù)參數(shù)（圖1）

注：（1）坡口面角度22°—25°，對口間隙2±0.5mm鈍邊1±0.5mm。

（2）修磨時坡口面一定要平整，否則容易產(chǎn)生未焊透等焊接缺陷。

（3）組對錯邊量應(yīng)小于1.6mm，組對間隙、鈍邊應(yīng)根據(jù)錯邊量大小適量調(diào)整。錯邊量大時適當增加間隙、減小鈍邊。

3.4 焊接工藝參數(shù)（以φ426×7的管道為例）（表2）

4 焊接操作

（1）采用水平固定手工電弧向下焊，管口組對情況較好、管徑較大時可采用兩人對稱同時施焊，若管口組對情況較差，可根據(jù)焊縫收縮情況來確定焊接順序。

（2）如果管壁較厚、材質(zhì)冷裂傾向大或者氣溫較低，焊前必須按規(guī)定進行預(yù)熱。焊條引弧應(yīng)從坡口內(nèi)引弧，不可以在母材表面上引弧，若管線帶磁可以采用引弧板上引弧再帶入坡口間隙。定位焊縫應(yīng)分布均勻，長度要大于100mm，保證焊透，無焊瘤，熔合良好，無焊接缺陷，并要求定位焊縫接頭兩端用角向砂輪機修磨成圓滑的U形，便于接好接頭。

（3）焊接時應(yīng)盡量從平焊位或間隙較窄處開始，平焊位應(yīng)超過12點處約10mm，焊條要求和管道軸線成90度夾角，并指向軸心，焊條與工件表面夾角隨著焊接位置的變化而不斷改變。焊條一般不作擺動，盡量保證每次引燃后一次焊完。運條時電弧應(yīng)在熔孔中，熔孔保持在焊條直徑大小或控制在每側(cè)坡口鈍邊熔化1-1.5mm左右為宜，速度要均勻、仰位焊接時，電弧應(yīng)頂著鐵水，不至于產(chǎn)生內(nèi)凹缺陷。當間隙過大或下拉過快、熔池溫度過高時可用往返運條或息弧焊操作。通過調(diào)整焊條角度、焊接速度等參數(shù)來控制熔池溫度和熔孔大小，消除部分焊接缺陷。焊接過程要注意是否有電弧擊穿管坡口鈍邊所發(fā)出的“撲、撲”聲，來判斷焊縫背面成形情況。在保證管內(nèi)成形良好的基礎(chǔ)上，盡量加快焊接速度，以防焊道溫度過高產(chǎn)生塌陷。接頭時，焊條運行到弧坑邊緣根部時，要將電弧盡量壓低，稍停一會兒，隨后恢復(fù)正常運條，焊條運行到定位焊交接處，焊條向里壓，稍停后向前走，收弧時不能瞬間拉斷電弧，應(yīng)加快速度下移，并逐步拉長電弧，直至電弧熄滅，避免形成大的收弧坑。焊縫完成總長度一半后才可撤除外對口器，且焊縫厚度不能太薄，防止裂紋產(chǎn)生。

（4）注意若焊接過程中出現(xiàn)管壁帶弱磁、坡口間隙或鈍邊不一致，可以利用纖維素焊條吹力強、挺度高、熔透性好的焊接特性，適當增加焊機推力電流輸出，使熔滴過渡時有足夠大的過渡推力，能有效減小磁場、氣流對焊接過程的不利影響。通過調(diào)整焊條與管道夾角角度以及保持短弧，可以使焊條電弧正常穿透坡口鈍邊，否則易發(fā)生內(nèi)咬邊、未焊透等焊接缺陷。此外，受氣流影響時，除盡量壓低電弧，還要求根焊最后焊接位置要合理-正壓選擇在上爬坡-平焊位置，負壓選擇在立焊位置。否則易造成內(nèi)凹、焊瘤、未熔合等焊接缺陷。

5 結(jié)論與建議

（1）纖維素焊條在停氣聯(lián)頭具有良好的焊接性能，尤其是電弧挺度強，具有一定的抗磁、抗氣流等焊接特性是其它焊接方法不具備的。

（2）纖維素焊條焊接速度快，生產(chǎn)效率高，與藥芯半自動填蓋或低氫焊條填蓋相結(jié)合，同其它焊接方法相比能縮短焊接時間20%以上。符合停氣聯(lián)頭要求速度快、質(zhì)量好的特點。

通過近幾年輸氣處停氣聯(lián)頭中多次使用纖維素焊條，其一次合格率達到98%以上，證明可提高生產(chǎn)效率，提高焊接質(zhì)量。應(yīng)在天然氣管道停氣聯(lián)頭中推廣應(yīng)用。

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作者簡介：張金平（1971—），男，江蘇淮陰人，高級技師，大專，專業(yè)：電焊工，工種：電焊工。