下向焊接技术在长输管道施工中的应用

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1、下向焊接技术在长输管道施工中的应用|管道下向焊是从管道上顶部引弧，自上而下进行全位置焊接的操作技术，该方法焊接速度快，焊缝成形美观，焊接质量好，可以节省焊接材料，降低工人的劳动强度，是普通手工电弧焊所不能比拟的，现已较广泛应用于大口径长输管道的焊接.这项技术可以说已经非常成熟了.一 、引 言随 着石 油天 然气 及 石油 化工 工业 的发 展， 以西 气东 输工 程 为标志 ，我 国的 长输 管道 建设 高峰 已经 到来 。长 输油 气管 道越 来越 向 大口径 、高 压力 输送 方向 发展 。长 输管 道下 向焊 接技 术自 20 世 纪 60 年代引进中 国以 来，经 过 几十 年的 发展

2、 ，目 前我 国已 具有 成熟 的手 工 下向焊接技 术 ，正 在 普及 半自 动气 保护 焊接 技 术，全 自动 气保 护焊 接 技术与下向 焊接 技术 的结 合 做为 长输 管道 焊接 技术 发展 的趋 势将 会 在全国长输 管道 建设 中大 力 推广 。二 、手 工下 向 焊接 技术 的应 用与 发展手 工下 向焊 接技 术 与传 统的 向上 焊接 相比 具有 焊缝 质量 好 、电弧吹力强 、挺 度大 、打 底 焊时 可以 单面 焊双 面成 形、 焊条 熔化 速 度快 、熔敷率 高等 优点 ，被 广泛 应用 于管 道工 程 建设 中。随 着输 送压 力 的不断提高 ，油 气管 道钢 管强

3、 度的 不断 增加 ，手 工下 向焊 接技 术经 历 了全纤维素 型下 向焊 一混 合 型下 向焊 一复 合型 下向 焊接 这一 发展 进 程。1 全纤 维素 型下 向焊 接技 术全 纤维 素型 下向 焊 接对 焊机 的主 要要 求是 ：(1) 具有 陡降 外特 性， 静特 性曲 线 A 段 适当 提高 。(2) 外拖 推力 电流 起作 用时 其数 值 要足 够大 。(3) 适当 提高 静特 性曲 线外 拖拐 点 ，以 达到 小滴 过度 。全 纤维 型下 向焊 接 工艺 参数 见表 1。该 工艺 的关 键在 于根 焊 时要求单面 焊双 面成 形；仰焊 位置 时防 止熔 滴在 重力 作用 下出

4、现背 面 凹陷及铁水 粘连 焊条 。 我 国 早期 的下 向焊 均是 纤维 素型 。表 1 全纤 维素 型下 向 焊接 工艺 参数焊焊 接速 度焊条 焊条 直 径极焊接 电电弧 电 cm min道型(d) ， mm性流 (I) ， A 压 (U) ， V- 1号根 E603.2DC70 9022 3010 20焊 10热焊 E704.0DC70 14022 3015 30填 10充盖E70DC110 1320 30面4.022 30100运条方法直拉直拉直拉或小幅摆动2 混合 型下 向焊 接技 术混 合型 下向 焊 接是 指在 长输 管道 的现 场组 焊时 ，采用 纤维 素 型焊条根焊 、热

5、焊，低 氢 型焊 条填 充焊 、盖 面焊 的手 工 下向 焊接 技术 。主要用于 焊接 钢管 材质 级 别较 高的 管道 。陕 京管 道是 我国 第 一条 采用 下向 焊工 艺和 进口 钢管 及焊 材 建成的长距 离管 道， 其工 艺 参数 见表 2。表 2混 合型 下 向焊 接管材 等级GB/T 9711可比 较的 API 等焊 条选 用级S205 ， S210 ， S290 ， S315 ， A， B， X42， X46 ，根 焊道AWS E704S360 ， S385 ， S415X52， X60其 余焊8道根 焊道AWS E7048315 ， 360 ， 385X60， X65其 余焊

6、AWS E801道63 复合 型下 焊接 技术复 合型 下向 焊是 指 根焊 及热 焊采 用下 向焊 接方 法，填 充焊 及 盖面焊采用 向上 焊接 方法 的 焊接 工艺 。 其 主要 应用 于焊 接壁 厚较 大 的管道。20 世 纪 90 年代 末期 ，大 壁厚 管材 广泛 应用 国内 外 油、气 和 水电工 业长 输管 道中 ，水 电 工业 的压 力管 道中 一般 管径 达 1m 以上 ，壁 厚达 10 60mm， 在我 国北 方 寒冷 地区 油气管 道 壁厚 也 达 到 10 24mm。与传统 的向 上焊 相比 ， 由于 下向 焊热 输入 低， 熔深 较浅 ，焊 肉 较薄 ，随着钢 管壁

7、 厚的 增加 焊 道层 数也 迅速 增加 ，焊接 时间 和劳 动强 度 随之加大，单 纯 的下 向焊 难以 发挥 其 焊接 速度 快、效 率 高的 特点 。手 工电弧焊不 同壁 厚钢 管焊 接 层次 及道 数推 参考 表见 表 3。而 根焊 、热 焊采用向下 焊，填 充焊 与 盖面 焊采 用向 上焊 的复 合下 向焊 技术 则可 发 挥两种焊接 方法 的优 势，达 到 优质 高效 的效 果 。在 半 自动 气体 保护 下 向焊接技术 应用 于管 道建 设 之前 ，大 壁厚 管道 多采 用复 合型 下向 焊 接技术 。 如 某工 业园 区输 水 管道 工程 所用 钢管 规格 为 1400mm14

8、mm， 材质 为 Q235 A。焊 接过 程中 根焊 热 焊用 纤维 素焊 条 J425G(E6010) ，填充焊和 盖面 焊采 用普 通 E4303 焊 条，使 焊缝 焊 道层数 由单 一下 向 焊所需 的 7 8 层 ，减 少为 4 5 层，焊接 时间 可缩 短 30min ，大大 提 高了生产效 率。表 3手 工下 向焊 不同 壁厚 钢 管焊 接层 次及 焊道数向上 焊下 向焊壁厚 ， mm层数道数层数道数6 7333 43 47 83354 58 103 4 3 44 55 710 1244 55 67 912 1445 66 79 11三 、半 自动 下 向焊 接技 术的 应用 与发

9、 展我 国的 半自 动化 焊 接技 术在 长输 管道 建设 中的 应用 是 20 世纪 90 年代逐 步引 进、发 展 起来 的。由 于 半自 动焊 具有 生 产效 率高 、焊 接质量好、经 济 性好 、易 于掌 握等 优点，自 引进 中国 管道 建设 中以 来 迅速地发展 起来 。半 自动 下向 焊接 技术 主要 分 为两 种操 作方 法：药 芯 焊丝自保护 半自 动下 向焊 和 活性 气体 保护 半自 动下 向焊 。1 药芯 焊丝 自保 护半 自动 焊技 术药 芯焊 丝适 用于 各 种位 置的 焊接 ，其 连续 性适 于自 动化 过 程生产 。 工 艺参 数见 表 4( 以 X70 钢 管

10、焊 接为 例 ) 。该 工艺 的主 要优 点 ：(1) 质量 好。 焊接 缺陷 通常 产生 于 焊接 接头 处。 同等 管径 的 钢管手 工下 向焊 接接 头数 比 半自 动焊 接接 头数 多，采 用半 自动 焊降 低 了缺陷的产 生机 率 。 通 常应 用的 NR204、 NR207 焊丝 属低 氢金 属， 而传 统的手工 焊多 采用 纤维 素 焊条 。由 此 可知 ，半 自动 焊可 降低 焊缝 中 的氢含量。同 时 ，半 自动 焊输 人线 能量 高，可 降 低焊 缝 冷却 速度 ，有 助于氢的溢 出及 减少 和防 止 出现 冷裂 纹。(2) 效率 高。 药芯 焊丝 把断 续的 焊 接过 程

11、变 为连 续的 生产 方 式。半自动 焊溶 敷量 大，比 手 工焊 道少 ，溶 化速 度比 纤维 素手 工下 向 焊提高警惕 15 20 。 焊 渣 薄， 脱渣 容易 ，减 少了 层间清渣 时间 。(3) 综合 成本 低。半 自 动焊 接设 备具 有通 用性 ，可 用于 半自 动焊 ，也可用 于手 弧焊 或其 他 焊接 法的 焊接 。 以 焊接 厚度 为 8 7mm钢管 为例：手 工焊 至少 需 3 组焊 工完 成 ，半 自 动焊 只 需 2 组焊 工，至 少 可减少 2 名 焊工 ，也 相应 减少 了焊 机 数量 和等 辅助 工装 数量 。同 时，药 芯焊丝有 效利 用率 高，焊 接 坡口

12、小 ，即 节 省填 充金 属 使用 量，又 提 高了焊接速 度， 综合 成本 只 及手 弧焊 的一 半。表 4药芯 焊丝 自保 护半 自 动下 向焊参 考工艺 参数主 要参 数钢 管厚 度 ( ) ， mm4.812.7送丝 速度 ， mmmin - 12.293.30电流 (I) ， A245300电压 (U) ， V19 2021 22干伸 长度 (L) ， mm19 2519 25层间 温度 (T) ， 20 13520 135表 5 药 芯焊 丝自 保护 半自 动下 向 焊不 同壁 厚钢 管焊 道层 数管 壁 厚度 ， mm焊 道4.6.7.7.8.9.10.11.12.19.20.83197531719根 焊11111111111热 焊111111111111111111填充 焊4810补 充焊 道 (2 11111445 点处 )盖面 焊11111122233合 计3444455610 18 202 CO2 活性 气体 保护 半 自动 下向 焊接 技术CO2 气体 保护 焊是 一种 廉价 ，高 效的 焊接 方法 。 传统 的短 路过 度 CO2 焊 接不 能 从根 本上 解决 焊接 飞溅 大， 控制 熔深 与 成型 的矛 盾 。