X80管線鋼低氫焊條根焊技術

薛 慧，孔繁榮

（中國石油天然氣管道第二工程公司培訓中心，江蘇 徐州 221008）

X80管線鋼低氫焊條根焊技術

薛 慧，孔繁榮

（中國石油天然氣管道第二工程公司培訓中心，江蘇 徐州 221008）

目前我國大直徑長輸管道大部分采用X80管線鋼，X80鋼根焊道的焊接常采用管道全位置自動焊、STT和RMD半自動焊、鎢極氬弧焊以及焊條電弧焊等工藝。管道全位置自動焊設備昂貴、適應性差。STT和RMD半自動焊焊接時靈活性較差，必須嚴格防風措施。鎢極氬弧焊的抗風能力差且焊接效率太低。低氫焊條電弧焊雖操作難度大且焊接效率不高，但靈活性強、焊接接頭力學性能好且設備簡單，適應于返修、連頭和不良地段的焊接。詳細介紹了X80管線鋼低氫焊條根焊焊道的焊前準備、焊接操作技術及焊接工藝參數。

焊管；X80；焊接；焊條電弧焊；根焊道；操作要點

1 概 述

我國長輸管道工程焊接在20世紀80年代以前全部采用焊條電弧上向焊技術。80年代引進了焊條下向焊技術，采用的是纖維素焊條。90年代引進了自保護藥芯焊絲下向焊技術。纖維素焊條下向焊具有工藝性能好、操作簡單、焊接效率高（與焊條上向焊相比）、焊縫無損檢測合格率高等優點，很快得到了推廣。自保護藥芯焊絲下向焊具的焊接效率更高、焊縫無損檢測合格率也更高、操作較為簡單、無需外加保護氣體和常規情況下無需采取防風措施等優點，所以得到了更快的推廣，目前80%以上的長輸管道工程采用自保護藥芯焊絲焊接。但是，纖維素焊條和自保護藥芯焊絲也存在缺點，纖維素焊條焊接的焊縫含氫量高，焊縫的塑性和韌性較差。自保護藥芯焊絲焊接的焊縫存在不適應根焊道焊接和焊縫沖擊功離散率較大的缺點。隨著長輸管道的輸送量、輸送壓力和對輸送安全要求的不斷提高，對管線鋼的強度、韌性的要求越來越高，隨之而來的是對焊接接頭的性能也提出了更高的要求。目前我國大直徑長輸管道大部分采用的是X80鋼，纖維素焊條已不能滿足X80鋼對塑性和韌性的要求。目前我國X80鋼根焊道的焊接只能采用管道全位置自動焊、STT和RMD半自動焊、鎢極氬弧焊、焊條電弧焊等工藝，管道全位置自動焊存在設備昂貴和適應性差的缺點。STT和RMD半自動焊是X80鋼焊接的主要根焊技術，但存在焊接時必須嚴格防風和靈活性差的缺點。鎢極氬弧焊的主要缺點是抗風能力差和焊接效率太低等缺點。低氫焊條電弧焊雖然操作難度大，焊接效率也不高，但其具有靈活性強、焊接接頭力學性能好和設備簡單等優點。所以焊條電弧焊特別適應于返修、連頭和不良地段的焊接。

2 焊前準備

焊前準備是確保焊接質量的基礎。由于低氫型焊條焊接接頭的力學性能特別是抗裂性能較纖維素焊條高，但工藝性能較纖維素焊條要差，所以焊前準備要比纖維素焊條更加認真細致。

（1）按照焊接工藝規程的要求檢查坡口。

（2）坡口以及兩側100mm內應清理干凈，20mm范圍內應露出金屬光澤。

（3）組對間隙應為3～4mm；錯邊量應控制到最小，且應均布在圓周上，最大錯邊量不得超過3mm。

（4）按焊條說明書的要求對焊條進行烘干，低氫焊條的烘干溫度通常為350～400℃，恒溫時間為1～2h。烘干后的焊條應放于100～150℃的保溫箱中。從保溫箱中取出的焊條應放在焊條保溫筒中，隨用隨取。從保溫箱中取出的焊條應在4h內用完，沒有用完的焊條應進行重新烘干，但重復烘烤次數不得超過兩次。

（5）低氫焊條的抗風能力較差，焊接環境的風速不應超過5m/s，當風速超過5m/s時，必須采取防風措施 （如加防風棚和將管道的兩端封住等），否則應停止焊接。

（6） 如果焊接環境的濕度較大時，應采取防護措施，當焊接環境的相對濕度超過90%，應停止焊接。

3 焊接操作技術

目前我國焊接X80管線鋼焊條電弧焊根焊采用的焊條大部分是E7016（LB-52U）焊條，通常采用的焊條規格是φ3.2mm。E7016（LB-52U）焊條具有良好的工藝性能，特別適應于管道根焊道的焊接。此焊條電弧燃燒穩定，焊縫成形美觀，并具有良好的塑性、韌性和抗裂性。

3.1 確定焊接電流

焊接電流是焊條電弧焊最重要的參數，焊接電流必須在焊接工藝規程規定的范圍內，E7016（LB-52U）焊條通常采用80～110 A的焊接電流，此焊條在65 A焊接電流的情況下電弧仍能穩定燃燒。焊接電流應根據鋼管壁厚、坡口角度、鈍邊厚度、間隙大小和焊接位置對焊接電流進行調整。鋼管壁厚大焊接電流也應適當大些，坡口角度大焊接電流應適當小些，鈍邊厚度大焊接電流應適當大些，組對間隙大焊接電流應適當小些。通常平焊位置的電流最大，立焊位置次之，仰焊位置最小。當焊工的操作水平較高時，也可選用一個中間的焊接電流，從仰焊位置一直焊接到平焊位置。

3.2 定位焊

當采用內對口器時，應將全部根焊焊道焊接完后，方可撤離對口器；當采用外對口器時，應均布焊接完成50%以上的根焊焊道，方可撤離對口器。

3.3 焊接順序

應首先在 1～2 點、 4～5 點、 7～8 點、 10～11點間各焊接約100mm長的焊道，將兩管初始定位。然后再焊接其他位置的焊道，初始定位焊位置及順序和焊接順序分別如圖1和圖2所示。

圖1 初始定位焊的位置及順序

圖2 焊接順序

3.4 焊接操作要點

（1）起焊點應在過6點20～60mm的位置，根據鋼管直徑確定過6點的長度，管徑大應長些，管徑小應小些。

（2）應在坡口內引弧，不可在坡口外的任何位置引弧。

（3）采用短弧焊接，并且焊條擺動的頻率和速度要均勻。

（4）在坡口內引弧拉至根部待形成熔池后，將電弧上頂至根部并使之形成熔孔，電弧壓住熔孔，采用小幅度的鋸齒形或小幅度的前后往返運弧方法，除運弧幅度小外還要保持一定的上頂力度，以防產生內凹現象。

（5）當組裝間隙合適，也可采用壓低電弧的直線運條法，仍能獲得良好的焊縫成形。采用直線運條法焊接，要求焊工具有良好的操作水平和電弧控制能力。

（6）鋼管軸向焊接時的焊條角度應為90°，周向焊接時焊條角度應為70°～90°，如圖3所示。

圖3 焊條角度示意圖

（7） 當焊至 8～10 點(或 4～2 點)位置時， 可采用劃小幅圓圈的運弧方法進行焊接，與焊接6點位置相比，焊條在坡口根部的頂送力度應略小些，以免背面焊道過高。

（8） 當焊至10～12 點（或 2～12 點）位置時，要適當加快運弧的頻率，可采用沿坡口根部往左右坡口面上運弧方法，這樣能有效的控制熔孔及熔池幾何形狀，防止背面產生過瘤缺陷。當觀察到熔孔稍有擴大或熔池的顏色變淺就意味著馬上會發生過瘤，此時必須加快運弧頻率或停下來改小焊接電流。

（9）每一根焊條的接頭處均需采用砂輪機將焊道接頭磨成緩坡狀，以利于接頭和焊道質量。如果焊工的操作水平高，且換焊條的速度快，也可以不需打磨，直接接頭。

4 焊條電弧上向焊+自保護藥芯焊絲半自動焊工藝參數

焊條電弧上向根焊、自保護藥芯焊絲半自動填充焊、蓋面焊道焊接工藝參數見表1。

表1 焊接工藝參數

5 結語

進入21世紀以來，有不少人對焊條電弧焊產生片面的認識，認為焊條電弧焊是落后焊接方法的代表。焊條電弧焊用的越少，焊接技術就越先進。這樣的認識是片面的，也是不符合實際的。焊條電弧焊仍是一種最成熟，也是一種應用最廣泛的焊接方法。焊條電弧焊以設備簡單、適用范圍廣（幾乎可焊接所有的金屬材料和所有的金屬結構）和操作靈活等優點，目前仍是不可缺少的重要焊接方法，就是將來也有其廣泛應用的領域。

［1］中國焊接協會培訓工作委員會．焊工取證上崗培訓材料[M]．北京：機械工業出版社，1996．

［2］盧本．焊接自動化基礎[M]．武漢：華中工學院出版社，1985．

［3］鄒增大．焊接材料、工藝及設備手冊[M]．北京：化學工業出版社，2001．

［4］中國焊接學會等．焊工手冊[M]．北京：機械工業出版社， 1998．

［5］中國焊接學會等．國際焊工培訓[M]．哈爾濱：黑龍江人民出版社，2002．

［6］丁建生．金屬學與熱處理[M]．北京：機械工業出版社,2004．

［7］李頌宏．實用長輸管道焊接技術[M]．北京：化學工業出版社，2009．

［8］李頌宏．熔化焊接與熱切割作業[M]．徐州：中國礦業大學出版社，2011．

［9］楊春利，林三寶．電弧焊基礎[M]．哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2003．

［10］王長忠．焊接安全知識[M]．北京：中國勞動社會保障出版社，2008．

Low-hydrogen Electrode RootWelding Technology of X80 Pipeline Steel

XUE Hui,KONG Fanrong
（Training Center of CNPC the Second Engineering Company,Xuzhou 221008,Jiangsu,China)

At present,X80 pipeline steelmostly was used in large diameter long-distance pipeline in China.In X80 steel root welding,it usually adopts all position automatic welding,STT and RMD semi-automatic welding,tungsten argon arc welding,shielded metal arc welding,etc.The equipment of pipeline all position automatic welding is expensive,poor adaptability;windproofmeasuresmustbe strictly controlled in STT and RMD semi-automatic welding;The poor ability to resist the wind for tungsten argon arc welding and itswelding efficiency is too low.Although high operation difficulty and low welding efficiency for low hydrogen electrode arc welding,but it is with good flexibility and simple equipment,the mechanical properties of welded joint are good,suitable for welding repair,butt welding and welding in bad location.In this article,it detailedly introduced preparation before welding,welding technology and welding parameters for X80 pipeline steel low-hydrogen electrode rootwelding bead.

welded pipe;X80;welding;electrode arc welding;rootwelding bead;operation points

TE973.3

B

1001－3938（2015）11-0041-03

薛 慧（1985—），女，畢業于中國石油大學（華東），工學學士，現就職于中國石油天然氣管道第二工程公司培訓中心，從事職工培訓及焊工考試工作。

2015-09-08

羅 剛