[发明专利]一种大口径长输钢质管道焊接工艺

说明书

技术领域

本发明是一种大口径(管径φ≥813mm)长输钢质管道焊接工艺，涉及管道系统技术领域。

背景技术

在长输管道工程中，纤维素型焊条电弧焊(shield metal arc welding)根焊+自保护药芯焊丝半自动焊(flux core arc welding)填充、盖面，即：SMAW+FCAW工艺是目前国内外焊接大口径(φ≥813mm)长输管道的主导传统工艺。该工艺在野外施工现场焊接大口径长输管道时，通常采用“焊接机组流水作业”。当外界因素一定时，焊接机组日焊接管道环焊缝的数量基本上是一个定值。如：中亚管线采用材质X70、管径φ1067mm(42英寸)、壁厚15.9mm的管材，采用SMAW+FCAW工艺，1个焊接机组20名焊工、日工作10个小时，可焊接30-35道环焊缝。如何大幅度提高半自动焊机组日焊接大口径管道环焊缝数量是一个值得研究的课题。

发明内容

本发明的目的是发明一种质量保证、效率高的大口径长输钢质管道焊接工艺。

从目前的钢质管道对口焊接工艺看，当环境、材质、管径、壁厚、有效工作时间等条件确定时，焊接机组日焊接管道环焊缝的数量取决于根焊的数量。如果单位时间内，根焊完成多，可以通过适当增加填充设备人员使机组焊接的环焊缝也越多。

提高机组日焊接环焊缝效率，有2个关键。减少根焊环节的时间是提高机组日焊接环焊缝数量的关键之一；另外在根焊速度提高的同时，适当减少坡口的填充量是提高机组日焊接环焊缝数量的关键之二。

根焊焊接方法的选定

长输管道焊接施工的根焊环节时间包括：吊管机吊运钢管行走时间、钢管组对时间、预热时间、根焊焊接时间。前两个时间与焊接方法无关，基本上是个定值。

预热时间是一个可变参数，它与焊接方法相关。高扩散氢含量的焊接方法必须采用较高的预热温度，而低扩散氢含量的焊接方法可以采用较低的预热温度。如对X70钢管，采用高氢纤维素焊条根焊，每100g熔敷金属扩散氢含量在25-35ml；而实芯焊丝富氩气体保护焊，每100g熔敷金属扩散氢含量在2-4ml；与纤维素焊条相比，扩散氢含量降低了90％；对于X70钢管，纤维素焊条根焊的预热温度为100℃，而实芯焊丝富氩气体保护焊可降至60℃。40℃的差别，在环境温度一定时，加热时间将不按照等比例增加。故采用低氢焊接方法进行根焊是减少预热时间的最佳选择。

根焊焊接时间也是一个可变参数，它与焊接方法相关。双手操作、自动化程度越低，根焊时间越长，例如：手工氩弧焊；焊条电弧焊由于焊条长度的限制、根部间隙、单手操作等因素，使得焊接速度很低；即使是纤维素下向焊条、熟练的焊工操作，焊接根焊速度大约为15-25cm/min；气保护实芯(药芯)半自动焊与纤维素焊条根焊类似；气保护实芯焊丝外部自动焊机，如意大利的PWT，虽然无间隙对口，但因防风棚、焊接速度(40cm/min左右)等原因，根焊焊接时间不可能减少太多。只有采用真正意义的、无间隙的自动焊才能将使焊接速度最快、根焊时间降到最低。

综合各种条件，既要是低氢方法、又要是自动焊、对口要无间隙，那么这样的根焊方法只能是内焊机。内焊机，是自动焊程度最高的焊接方法，是真正意义的自动焊。在对口器上装有多个焊枪，采用富氩气体保护、实芯焊丝填充，在管内自动焊接且速度最快。如：φ1067mm(42英寸)内焊机有6个焊枪；每3个焊枪完成半道内焊缝，3个焊枪同时焊接；整个焊口仅需80秒。另外，内焊机焊缝因熔敷金属含氢量仅为2-4ml，可以使得预热温度降为60℃。

鉴此，本发明采用的焊接工艺是用内焊机(internal welding machine)进行根焊+半自动焊填充、盖面焊，即IWM+FCAW工艺；具体是采用内焊机进行根焊+自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面焊的低氢焊接工艺。

要提高机组日焊接环焊缝数量，就应减少坡口的填充量，即减少半自动焊填充焊丝，必须减少填充区域焊缝的截面积。采用大口径管道坡口机，通过多把刀具将管口车削成既能利于焊工操作、又能保证质量且填充量少的坡口型式。

钝边b的确定：

①通过宏观金相分析，内焊机焊接能熔化钝边b最小为0.5mm；