長輸管道焊接耗材用量計(jì)算

劉興邦

【摘 要】對(duì)長輸管道氣體保護(hù)金屬粉芯焊絲半自動(dòng)焊和自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊的焊接材料用量進(jìn)行了計(jì)算，提出了焊材用量計(jì)算的修正公式的，并將計(jì)算結(jié)果與工程實(shí)際用量進(jìn)行了對(duì)比，兩者基本吻合。

【關(guān)鍵詞】長輸管道；焊接耗材；理論計(jì)算值；實(shí)際用量

【Abstract】For the combination welding processes of semi-automatic GMAW and FCAW-S which used in in the pipeline construction. The related welding consumables has been Calculated according to the revised formula， and then compared with the actual consumption； the value proved that the formula is very accurate.

【Key words】long-distance pipeline； welding consumables； calculation value； actual value

前言

隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新焊接工藝被開發(fā)出來，對(duì)于長輸管道工程施工行業(yè)，項(xiàng)目施工中所用的焊接工藝也隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷革新。例如打底焊接工藝，從最開始的氬弧焊打底焊接，隨后出現(xiàn)纖維素焊條下向焊，再到目前使用的半自動(dòng)熔化極氣體保護(hù)焊，以及全自動(dòng)熔化極氣體保護(hù)焊工藝。可以說技術(shù)的革新在不斷的改變施工方案的選擇，設(shè)備變得的更易操作性，焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度逐漸降低，環(huán)境保護(hù)更優(yōu)良。

本文以RMD金屬粉芯焊絲打底+自保護(hù)藥芯焊絲半自動(dòng)焊工藝為例，討論長輸管道施工中焊材消耗量理論計(jì)算公式，以及對(duì)比與焊接施工中實(shí)際消耗量的差異。從而為廣大長輸管道從業(yè)人員提供一個(gè)較準(zhǔn)確的關(guān)于此焊接工藝的焊材消耗量理論計(jì)算公式，用于投標(biāo)預(yù)算及采購參考。

一、金屬粉芯焊絲與自保護(hù)藥芯焊絲的簡介

金屬粉型藥芯焊絲（E70C-6M，?1.0mm）被評(píng)價(jià)為“代替實(shí)芯焊絲的焊接材料”，它既有渣量少的實(shí)心焊絲的長處，又兼?zhèn)涓呷鄯笏俣龋娀∪彳?，焊接工藝性能好等熔渣型藥芯焊絲的優(yōu)點(diǎn)。由于金屬粉芯焊絲是由薄鋼帶包裹粉劑組成，電流主要從鋼帶通過，其電流密度大，融化速度快，同時(shí)焊芯中含有大量的鐵粉，鐵合金和金屬粉，非金屬礦物含量少，因此它比實(shí)心焊絲和熔渣型藥芯焊絲具有更高的熔敷速度。

自保護(hù)藥芯焊絲（E71T8Ni1-J，? 2.0mm），熔渣具有快凝特性，全位置焊接性好，尤其適合立向下焊。焊接工藝性好，電弧穩(wěn)定，熔透能力強(qiáng)，脫渣性好，飛濺小。低溫沖擊韌性特別高且穩(wěn)定。特別適合于X70鋼及以下鋼管的填充蓋面焊接。在國內(nèi)西氣東輸、陜京復(fù)線，以及中東地區(qū)沙特阿拉伯境內(nèi)鹽步—麥地那三期輸水管道項(xiàng)目工程等。

二、公式計(jì)算與修正

通常情況下，焊材消耗量傳統(tǒng)計(jì)算公式如下：

G=ALρ/ （106Kn）

式中：G（kg）—焊材用量；

A（mm2）—焊縫熔敷金屬截面積，見圖1；

L（mm）—焊縫長度（L=πD）；

ρ（g/cm3）—熔敷金屬密度（碳鋼未7.8g/cm3）；

Kn（%）—熔敷率，焊條為55，TIG/MIG實(shí)心焊絲為95，金屬粉芯焊絲為95，藥芯焊絲為90。

圖1

而對(duì)于采用以上V型坡口，其截面積計(jì)算公式為：

A= T*b + （T-p）2 tan （φ/2） + 2（b+c）*h/3

式中：T（mm）—管道壁厚；

b（mm）—根部對(duì)口間隙（根據(jù)現(xiàn)場對(duì)口經(jīng)驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)多數(shù)在2mm左右，故取2.5mm）；

p（mm）—鈍邊高度；

φ—坡口角度；

c（mm）—焊縫外表面寬度（坡口寬度兩側(cè)各加1mm）；

h（mm）—焊縫余高（內(nèi)外余高都按1mm考慮）。

對(duì)于RMD打底焊接工藝，打底層厚度較厚。經(jīng)過現(xiàn)場觀測，在正常鈍邊、對(duì)口間隙情況下，上面平焊位置與下面仰焊位置能達(dá)到4-5mm，立焊位置厚度也能達(dá)到3mm。為了便于計(jì)算，我們?nèi)〈虻讓雍穸萾為4mm。

另外考慮到管道全位置焊接，仰焊位置以及接頭部位存在打磨，焊絲消耗要比純平焊位置用量大，以及現(xiàn)場焊接過程中焊絲調(diào)整焊絲用量乘以1. 20系數(shù)。

因此打底焊接金屬粉芯焊絲消耗量公式為：

G1=1.2A1Lρ/ （106Kn）

A1= t*b + （t-p）2 tan （φ/2） + 2（b+2）h/3

填充蓋面自保護(hù)藥芯焊絲消耗量公式為：

G2=1.2A2Lρ/ Kn

A2= （T-t）*b + （T-t）2 tan （φ/2） + 2c*h/3

按照以上公式，以沙特SWCC鹽步-麥地那三期輸水項(xiàng)目工程為例，筆者對(duì)RMD金屬粉芯焊絲和自保護(hù)藥芯焊絲用量進(jìn)行了理論計(jì)算，并與實(shí)際用量進(jìn)行了對(duì)比，其中實(shí)際用量采用百道口平均值方法計(jì)算得出，計(jì)算結(jié)果見表1。

三、結(jié)論

從表1 的對(duì)比結(jié)果可以看出，以上幾種管徑和壁厚的鋼管 ，經(jīng)過修正的焊接材料理論計(jì)算值，與現(xiàn)場焊接實(shí)際用量非常接近，稍大于實(shí)際值。說明在采用半自動(dòng)焊接工藝對(duì)V型坡口管道進(jìn)行焊接時(shí)，金屬粉芯焊絲（E70C-6M）與自保護(hù)藥芯焊絲（E71T8Ni1J）的理論計(jì)算消耗量與實(shí)際消耗量基本吻合，其給出的理論計(jì)算公式較準(zhǔn)確，具有一定的指導(dǎo)意義。上述計(jì)算方法及結(jié)果 ，謹(jǐn)供其它工程參考。

另外在此提醒，對(duì)于其他規(guī)格的管道，采用不同的焊接方法，不同的焊接耗材，計(jì)算公式應(yīng)重新調(diào)整。因?yàn)椴煌钠驴谛褪?，?huì)導(dǎo)致熔敷金屬截面計(jì)算公式不一樣。