管道全自動(dòng)焊接質(zhì)量控制淺談

■ 梁濤

掃碼了解更多

1. 概述

管道全自動(dòng)焊接技術(shù)在長(zhǎng)輸管道施工焊接中已應(yīng)用多年，隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，管道全自動(dòng)焊接技術(shù)日益完善，逐步向智能化發(fā)展。

中俄東線天然氣管道焊接施工全部采用管道全自動(dòng)焊接技術(shù)。中俄東線管材鋼級(jí)為X80M、管徑為φ1422mm×25.7mm、設(shè)計(jì)壓力12MPa，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)壓力最高，管徑最大的天然氣管道。本人監(jiān)理中俄東線遼河項(xiàng)目全自動(dòng)焊接機(jī)組，采用全套熊谷管道全自動(dòng)焊接設(shè)備，根焊設(shè)備為A-810/65、填充蓋面設(shè)備為A-610，焊材根焊為RE70S-6、填蓋為RE80S-G，保護(hù)氣體為混合性氣體（20%CO2+80%Ar），坡口為復(fù)合型，焊接工藝規(guī)程為WPS-ZEDX-L08，無(wú)損檢測(cè)采用管道全自動(dòng)超聲波（AUT）技術(shù)。

2. 焊接質(zhì)量控制措施

遼河焊接機(jī)組自2017年12月13日開(kāi)工至2018年3月31日止，共焊接890道焊口，AUT檢測(cè)不合格焊口36道，一次合格率為95.96%。不合格焊口中未熔合26道、占72.2%，未焊透10道、占27.8%。AUT對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)如圖1所示，AUT檢測(cè)部分不合格焊口統(tǒng)計(jì)結(jié)果如附表所示。

圖1 AUT對(duì)焊縫進(jìn)行檢測(cè)

熊谷管道全自動(dòng)焊熱焊及填充每層焊接厚度3mm左右，從統(tǒng)計(jì)表中看缺陷發(fā)生在熱焊中的有6道焊口、發(fā)生在填充一有3道、填充二有5道、填充三有1道、填充四有9道、填充五有7道、填充六有5道。

針對(duì)焊接缺陷的產(chǎn)生情況，主要制定以下措施：

（1）加強(qiáng)坡口加工質(zhì)量 從統(tǒng)計(jì)表中看，10道未焊透不合格焊口，均發(fā)生在熱焊中，占不合格焊口28%，而且相對(duì)位置較集中（3220～4200），缺陷自身高度0.7～0.8mm之間。說(shuō)明此處坡口鈍邊較厚，熱焊電流沒(méi)有徹底將鈍邊熔化，而產(chǎn)生未焊透。

由于管道全自動(dòng)焊接主要缺陷是坡口未熔合，所以坡口加工質(zhì)量直接影響焊接質(zhì)量。采取措施：首先要有一個(gè)加工精度高的坡口加工機(jī)，剛開(kāi)工時(shí)，遼河二機(jī)組坡口機(jī)工作不正常，造成加工完的坡口有波浪紋存在，有的坡口鈍邊超過(guò)工藝要求，說(shuō)明坡口機(jī)的加工精度不夠，這種情況下加工出的坡口，如若還進(jìn)行組對(duì)焊接，易造成坡口未熔合。波浪紋有凸凹，全自動(dòng)焊接時(shí)，由于焊槍為平擺，且焊接速度較快，A-610外焊機(jī)自身裝配的跟蹤系統(tǒng)，若未及時(shí)掃描發(fā)現(xiàn)坡口寬度有差異，并立即進(jìn)行干預(yù)調(diào)整，或坡口寬度在短距范圍內(nèi)頻繁變動(dòng)，跟蹤反饋系統(tǒng)調(diào)整紊亂，都容易產(chǎn)生未熔合現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)坡口加工、檢查坡口尺寸如圖2、圖3所示。

從統(tǒng)計(jì)表中看，未熔合缺陷在填一、填二、填三焊縫上出現(xiàn)未熔合較少、這三層焊道坡口寬度相對(duì)小，坡口寬度小使得焊槍擺幅小，擺動(dòng)頻率高，在送絲速度一定情況下母材與填充金屬熔合充分，因而產(chǎn)生未熔合的幾率較小。而填四、填五、填六層較缺陷較集中，說(shuō)明焊道寬度的增加，對(duì)自動(dòng)焊焊接質(zhì)量影響很大。因?yàn)锳-610外焊參數(shù)為預(yù)先設(shè)定并輸入，如果坡口加工精度不高，坡口寬度大于工藝設(shè)定值，易出現(xiàn)在同等電流、焊接速度和送絲量下產(chǎn)生坡口未熔合現(xiàn)象。

AUT檢測(cè)部分不合格焊口統(tǒng)計(jì)表

圖2 坡口加工

圖3 檢查坡口尺寸

坡口機(jī)不能等同于其他設(shè)備，它屬于機(jī)械精加工設(shè)備。坡口機(jī)每天在運(yùn)轉(zhuǎn)，而且工況條件差，在東北一年四季70℃溫差變化，風(fēng)吹日曬雨淋。所以說(shuō)要想合格坡口，坡口機(jī)維護(hù)保養(yǎng)是前提，尤其是液壓系統(tǒng)應(yīng)正常、轉(zhuǎn)動(dòng)軸配合間隙、軸承徑向（軸向）游隙應(yīng)控制在合格范圍內(nèi)。選擇合格刀具并定期更換，以保證坡口機(jī)始終處在良好狀態(tài)。

（2）提高焊工責(zé)任性 φ1422mm×25.7mm，圓周長(zhǎng)為4465mm，統(tǒng)計(jì)表看到不合格焊口發(fā)生在5～7點(diǎn)位有27道焊口，占75%，為不合格焊口主要問(wèn)題。

管道全自動(dòng)焊接自動(dòng)化、信息化很高，但全自動(dòng)焊工是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，雖然全自動(dòng)焊容易掌握，但焊工責(zé)任心尤為重要。焊工在焊接時(shí)，首先要校正焊接軌道，保證焊槍不偏離焊縫。一般軌道安裝從熱焊開(kāi)始直至蓋面焊接結(jié)束不更換軌道，由于焊槍安裝、拆卸多次，容易使軌道偏差。同時(shí)由于焊槍小車(chē)運(yùn)動(dòng)造成的軌道磨損，也會(huì)引起焊槍偏差，焊接時(shí)產(chǎn)生缺陷。這就要求每個(gè)焊工每次焊接前要準(zhǔn)確對(duì)軌道進(jìn)行校對(duì)，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)軌道磨損修復(fù)或更換。

焊工要在焊接過(guò)程中，觀察電弧在坡口兩側(cè)的熔合情況，填充焊都是雙焊槍，當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊接過(guò)程中電弧有異常時(shí)，應(yīng)馬上停止該槍焊接，及時(shí)進(jìn)行修焊處理。并對(duì)焊槍的擺動(dòng)寬度及坡口邊緣停留時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。相對(duì)于焊縫其他位置，焊工觀察5～7點(diǎn)位電弧確實(shí)有些不便，27道不合格焊口在5～7點(diǎn)位，說(shuō)明焊工在焊接觀察過(guò)程中一是責(zé)任心沒(méi)到位，二是該處確實(shí)給焊工觀察電弧帶來(lái)難點(diǎn)，出現(xiàn)電弧異常時(shí)沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成焊道未熔合。

機(jī)組要加強(qiáng)焊工責(zé)任心教育，兩名焊工要對(duì)焊縫360°全過(guò)程監(jiān)控，盡量減少此處缺陷產(chǎn)生。另外，對(duì)焊工在焊接過(guò)程中發(fā)現(xiàn)5～7點(diǎn)位缺陷，并及時(shí)糾正的應(yīng)給與適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)，激勵(lì)焊工責(zé)任心。

（3）加強(qiáng)焊接設(shè)備保養(yǎng)與維護(hù) 焊接設(shè)備正常運(yùn)行是保證焊接質(zhì)量首要條件。管道全自動(dòng)焊接設(shè)備較復(fù)雜，包括電源系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，不是機(jī)組人員短時(shí)間所能掌握的。遼河二機(jī)組全自動(dòng)焊接設(shè)備一直由廠家與施工單位焊接教師共同來(lái)維護(hù)保養(yǎng)。設(shè)備定期維護(hù)是保證焊接質(zhì)量的重要條件?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理在履職時(shí)，一是發(fā)現(xiàn)焊口外觀質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，及時(shí)向機(jī)組提出，避免重復(fù)問(wèn)題的發(fā)生。二是經(jīng)常的與焊工溝通了解焊接設(shè)備工作狀態(tài)。由于焊接設(shè)備使用時(shí)間長(zhǎng)，焊接參數(shù)隨著時(shí)間、溫度而變化，為此應(yīng)及時(shí)的調(diào)整焊接參數(shù)，始終使焊接設(shè)備處在良好狀態(tài)。

3. 結(jié)語(yǔ)

熊谷管道全自動(dòng)焊在中俄東線天然氣管道應(yīng)用，提高了施工效率、減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。在應(yīng)用中嚴(yán)格按工藝規(guī)程實(shí)施，對(duì)坡口加工、焊接參數(shù)調(diào)整、設(shè)備的維護(hù)及保養(yǎng)經(jīng)常檢查，使設(shè)備、人員處在良好狀態(tài)，從而保證管道焊接一次合格率在95%以上。