1,、焊接工藝選擇

據(jù)調(diào)研，中國在役管道焊接全部采用手工焊焊接工藝,，國外也少有使用自動化裝備進(jìn)行在役油氣管道焊接的施工案例,。分析其原因：

①針對在役焊接工況，中國缺少該方面的相關(guān)技術(shù)研究,；

②國外高鋼級大口徑管道建設(shè)與維修需求量少，目前的手工焊工藝基本可以滿足作業(yè)要求,。

目前,，實芯焊絲氣體保護(hù)下向焊是管道建設(shè)施工常用的自動焊焊接方式，具有焊接效率高的技術(shù)優(yōu)勢,，但為保證焊接質(zhì)量,，必須對坡口加工、管口組對,、根焊,、填充蓋面等環(huán)節(jié)提出更高的技術(shù)要求。全自動焊接設(shè)備要求管道坡度不得大于5°,，適用于平原地帶或緩坡地帶的長距離,、大口徑、厚管壁的輸送管道焊接,。在役管道焊接工況與管道建設(shè)不同：一方面是由于現(xiàn)場待安裝修復(fù)套筒,、開孔三通的加工情況及在役管道的橢圓度,，管件安裝后與管道的貼合度不同，導(dǎo)致焊口的組對差異性較大,；另一方面是油氣管道在役焊接涉及地形復(fù)雜,。而藥芯焊絲氣體保護(hù)焊工藝對現(xiàn)場坡口加工精度、組對間隙及施工地形的適應(yīng)性更好,，其可操作性更強,。針對在役焊接過程中介質(zhì)流動帶走熱量使焊接冷卻速度快的情況， 與實芯焊絲氣體保護(hù)焊工藝焊接熱輸入量小,、易出現(xiàn)未熔合的特點相比,，藥芯焊絲氣體保護(hù)焊的工藝參數(shù)更容易滿足焊接熱輸入的要求。通過以上對比發(fā)現(xiàn),， 在技術(shù)開發(fā)過程中,，宜選擇藥芯焊絲氣體保護(hù)焊工藝。

2,、焊接試驗過程

與管道建設(shè)時的窄間隙管對管環(huán)向?qū)雍缚p不同,，在役管道焊接通常涉及的焊縫有開孔三通或修復(fù)套筒的橫向?qū)雍缚p、修復(fù)管件端部與在役管道連接的環(huán)向角焊縫兩種形式,。一般的焊接順序是首先同時焊接兩側(cè)橫向?qū)雍缚p,，在焊縫緩冷釋放應(yīng)力后，再焊接環(huán)向角焊縫,，但兩道環(huán)向角焊縫不應(yīng)同時焊接,。

2、1橫縫焊接

開孔三通或修復(fù)套筒的橫向?qū)咏宇^通常厚度較大,，有的接頭厚度超過 80 mm,，焊接過程需要完成大量的小幅擺動排焊，合理布置焊道排列,，避免出現(xiàn)層間未熔合等缺陷,。當(dāng)對接接頭在橫焊位置（即 2G 位置）排焊時，鐵水容易下墜,；尤其是焊接蓋面時,，應(yīng)使用較小的擺寬快速焊接，防止熔池下墜,，保證焊縫成形美觀,。在橫向?qū)咏宇^進(jìn)行自動焊接時，需要足夠大的組對間隙,，目前設(shè)計規(guī)定的根部組對間隙為 3~6 mm,，無法滿足根部自動焊的要求，需要從設(shè)計上改進(jìn)組對間隙尺寸標(biāo)準(zhǔn),，保證焊槍能夠?qū)崿F(xiàn)根部熔合良好,。此外,，修復(fù)管件與管道的貼合度也是影響橫縫自動焊的重要因素之一。

2,、2環(huán)向角焊縫焊接

在役管道環(huán)向角焊縫焊接是在役自動焊的難點與關(guān)鍵,，焊接過程應(yīng)避免燒穿、冷裂,，管件與在役管道良好的熔合性也很重要,。

為避免燒穿，自動焊工藝參數(shù)參照手工焊的焊接熱輸入進(jìn)行設(shè)定,，并開展熔深試驗,。在 X70 管道上焊接環(huán)向預(yù)堆層后，對不同位置的金相熔深進(jìn)行測定,。

在焊接過程中,，為避免冷裂紋，自動焊的工藝措施與手工焊基本一致,，主要從低氫焊材選擇與處置,、焊前預(yù)熱、焊后保溫,、合理布置回火焊道順序,、合適的焊接熱輸入量等多個方面保證焊接質(zhì)量。在役自動焊時,， 還需明確干伸尺寸范圍,。焊絲的干伸是影響焊縫金屬氫含量的一個重要因素。在一定的極限長度內(nèi)干伸越長,，焊縫金屬內(nèi)的氫含量越低,。因此，在進(jìn)行焊接工藝評定時,，最小干伸長度也應(yīng)是一個基本焊接要素,。干伸長度一般等于焊絲直徑的 10 倍。

現(xiàn)場在役管道安裝,、修復(fù)管件時,，在役管道與修復(fù)管件通常存在 1~5 mm 的組對縫隙（管道變形嚴(yán)重時縫隙超過 10 mm）,，合理布置預(yù)堆層及根焊能夠良好熔合是環(huán)角焊縫自動焊的工藝難點,。如果預(yù)堆層布置不合適，可能會在根焊處形成缺口,。

3,、焊接材料選擇

在役管道焊接除選擇合適的焊接參數(shù)外，還應(yīng)重視焊接材料的選擇和保管,。焊絲選擇應(yīng)從強度匹配,、飛濺程度,、焊縫成型、氫含量等多個方面考慮,。焊絲除滿足強度匹配要求外,，還應(yīng)具備以下優(yōu)點：

①全位置焊接的操作性好；

②飛濺盡可能??；

③多層多道焊過程中，焊縫成形圓滑過渡,；

④脫渣性好,；

⑤能夠很好地實現(xiàn)管件端部與預(yù)堆層之間的根焊連接。

在役管道焊接過程中,，為避免氫致裂紋的出現(xiàn),， 焊條手工電弧焊選用低氫或超低氫的焊材。同樣,，采用自動焊焊接工藝時,，建議選用的氣體保護(hù)焊藥芯焊絲也是低氫要求的，如選用帶有“H4”標(biāo)識牌號的焊絲,，即焊絲的擴(kuò)散氫含量是在 4 mL/100 g 以內(nèi),，從而降低了焊接過程中產(chǎn)生氫致裂紋的風(fēng)險。藥芯焊絲的另一特點是容易吸潮,，因此,，在焊絲使用過程應(yīng)采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，如新開封的焊絲應(yīng)盡快用完,，未用完的焊絲應(yīng)及時包裝嚴(yán)實,，避免因吸潮導(dǎo)致擴(kuò)散氫含量升高。

4,、保護(hù)氣體的影響

藥芯焊絲氣體保護(hù)焊工藝采用的保護(hù)氣體是80％氬氣+20％二氧化碳的混合氣,。選用保護(hù)氣體時，應(yīng)選擇正規(guī)的氣體生產(chǎn)廠家,，保證保護(hù)氣體的質(zhì)量,、純度及含水量等均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。在焊接試驗過程中,，大多情況下氣孔的產(chǎn)生是由于保護(hù)氣體的保護(hù)效果不良造成的,，可能是由于保護(hù)氣瓶內(nèi)壓力不夠或氣瓶內(nèi)保護(hù)氣體純度不達(dá)標(biāo)引起的，且不同生產(chǎn)廠家的保護(hù)氣成分,、純度也存在差別,。因此，選用保護(hù)氣體時，應(yīng)盡量固定保護(hù)氣體的生產(chǎn)廠家,，避免因保護(hù)氣的問題影響焊接質(zhì)量,。此外，保護(hù)氣體的含水量也是需要考慮的重要因素之一,，當(dāng)含水量低于 0.005％ 時,，增加的擴(kuò)散氫含量不超過 0.1 mL/100 g。

5,、焊接工藝評定試驗

在役自動焊焊接工藝評定試驗是在 X80 管道（管徑 1 016 mm,、壁厚 12.8 mm）上進(jìn)行的焊接 B 型修復(fù)套筒（材質(zhì) Q345R、壁厚 70 mm）的動態(tài)模擬試驗,。在試驗過程中,，施焊管道內(nèi)充滿流動水，能夠模擬帶走熱量較苛刻的施工環(huán)境,。試驗環(huán)境溫度 10~17 ℃,， 流動水溫度 10 ℃。用火焰加熱方法預(yù)熱,，無后熱與保溫,，進(jìn)行環(huán)角焊縫焊接。根據(jù) GB/T 31032—2014《鋼質(zhì)管道焊接及驗收》附錄 D 的要求進(jìn)行焊件取件與破壞性試驗,，各項試驗結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)驗收要求,。

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