《长输管道施工常用焊接方法简介及性能比较》由会员分享，可在线阅读，更多相关《长输管道施工常用焊接方法简介及性能比较（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、长输管道工程常用焊接方法简介及性能比较华油工建第五工程处2010年12月14日根据我国管道施工企业的经济实力、人员 的技术水平、设备情况和环境状况，目前长输 管道工程采用的焊接方法有： 手工焊条上向焊； 手工焊条下向焊； 自保护药芯焊丝半自动焊； STT气体保护半自动焊；管道全位置自动焊； 埋弧自动焊(双管联焊)。1 手工焊条上向焊焊接工艺简介1.1 用途主要用于中小管径和焊缝的返修焊接。1.2 工艺特点 焊接设备简单，只需要一台手工弧焊电源； 焊接材料：根焊道采用E6010焊条(在外部返修根焊道缺 陷时用)， 其它焊道采用E5015 (CHE507GX)焊条； 操作难度较大； 焊缝无损检测合
2、格率较低； 焊缝力学性能较好，特别是具有较高的塑韧性和抗裂性；焊接效率低。2 手工焊条下向焊焊接工艺简介2.1 用途主要用于中等管径的焊接，也用于较大管径，山区等地形较复杂，自动焊和半自动焊设备无法进 入的地段或连头焊口的焊接。2.2 工艺特点 焊接设备简单，只需性能优良的手工弧焊直流电源； 根焊道焊接采用E6010纤维素焊条，此焊条的操作性能良好，具有中等操作水平的焊工就可焊出合格 的焊缝； 热焊道采用E8010-G纤维素焊条，此焊条同样具有良好的操作性能； 填充、盖面焊道采用E8018-G低氢下向焊焊条，此焊条的操作性能较差； 焊缝无损检测合格率比手工上向焊高，但比纤维素焊条下向焊和药芯焊
3、丝下向焊低； 焊缝力学性能较好，具有较高的塑韧性和抗裂性； 3 自保护药芯焊丝半自动下向焊 焊接工艺简介自保护药芯焊丝半自动下向焊，目前采用了4种根焊焊接方法，分别是纤维素焊条下向焊、低氢焊 条上向焊、STT半自动焊和RMD半自动焊。3.1 用途药芯焊丝半自动下向焊，目前是我国长输管道工程的主要焊接方法之一。3.2 工艺特点 3.2.1 焊条电弧焊(根焊)+自保护药芯焊丝半自动焊( 填充、盖面焊)的工艺特点 焊接设备比较简单，只比手工焊增加一台送丝机； 焊接材料：根焊道采用E6010纤维素焊条，其 它焊道采用E71T8-Ni1药芯焊丝； 此焊接方法具有较强的抗风能力，在风力不 大于10m/s的
4、情况下，风速对焊接质量无明显的影响； 焊缝无损检测合格率高； 焊缝的力学性能较好，但焊缝的塑韧性值(特别是低温韧性)具有较大的分散性；3.2.2 STT(或RMD)半自动焊(根焊)+自保护药芯焊 丝半自动焊(填充、盖面焊)工艺特点 由于填充、盖面焊用的焊接方法与3.2.1相同，这里主要介绍STT和RMD半自动焊的工艺特点。 电弧燃烧稳定； 操作容易； 飞溅极小； 焊缝成形美观； 焊接烟尘和噪声小； 焊接成本较低； 与手工焊相比焊接效率较高； 抗风能力较差。 由于STT根焊焊道的厚度一般可达4mm，且不需用砂轮机进行清理，所以在焊接药芯焊丝半自动 焊后续焊道时，不易产生烧穿现象。4 管道全位置自
5、动焊焊接工艺简介目前我国采用的管道自动焊设备主要有PAW2000 、NOREAST、CRC、PWT和RMS等自动焊设备。焊接工艺组合如下： STT(或RMD)半自动焊+PAW2000管道外焊自动焊 ； STT(或RMD)半自动焊+ NOREAST管道外焊自动 焊； STT (或RMD)半自动焊+CRC管道外焊自动焊； CRC管道内外自动焊；NOREAST自动内焊焊+PAW2000管道外焊自动焊； NOREAS自动内焊焊+NOREAST管道外焊自动焊； NOREAST自动内焊焊+CRC管道外焊自动焊； PWT外焊自动焊(根焊)+PAW2000管道外焊自动焊； PWT外焊自动焊(根焊)+NOREA
6、ST管道外焊自动焊 STT(或RMD)半自动焊+RMS管道外焊自动焊。4.1 根焊焊接工艺4.1.1 管道内焊自动焊 管道内焊自动焊设备是一种专门用于管道内焊根 焊道的焊接设备。1016管道内焊机，有6个焊接机头 ，左右两侧各三个。每个机头分别焊接60+5mm范围 焊道的焊接。左(或右)侧的三个机头同时焊接，左(或 右)侧焊接完成后，右(或左)侧的三个机头同时开始焊 接，焊接方向都是下向焊。 1219管道内焊机，有8 个焊接机头，左右两侧各4个。每个机头分别焊接 45+5mm范围焊道的焊接。左(或右)侧的4个机头同 时焊接，左(或右)侧焊接完成后，右(或左)侧的4个机 头同时开始焊接，焊接方向
7、都是下向焊。此焊接设备的最大优点是焊接速度快，焊接一道根 焊焊道的纯焊接时 间只需100s左右。但此焊接设备通常只能适用一种管径 钢管的焊接以及对 管口的组装质量要 求较高，这是此焊 接设备的两个缺陷 。 图1 内焊机管道自动焊坡口型式515809075904.1.2 PWT管道自动焊PWT管道自动焊设备是一种从管外部焊接根焊焊道、填充焊道和盖面焊道的管道自动焊设备。 PWT管道自动焊设备在西气东输管道工程主要用于根焊道的焊接。PWT管道自动焊设备主要由柴油机驱动的焊接电源、焊接电流控制系统、焊接小车控制系统、 供气系统、冷却系统、焊接小车、编程器和焊接小 车轨道等部分组成。表1 PWT焊接系
8、统与内焊机焊接系统比较项项 目PWT自动焊动焊 系统统内焊焊机焊焊接系统统机头头所处处位置管外部管内部机头头数量(个)26（8）焊焊接方向下向下向焊焊接时间时间 (s)240100辅辅助时间时间 (min)88PWT焊接系统与内焊机焊接系统的主要区别见表1。4.2 填充盖面焊焊接工艺4.2.1 PAW2000管道自动外焊机PAW2000管道自动焊设备是由管道特种机械研究 所研制的，全套设备由焊接小车、焊接小车轨道、计 算机自动控制柜、手持操作盒、笔记本电脑、气体配 比器、气瓶和电源等组成。PAW2000管道自动焊设备是用计算机精确控制各 焊接位置的焊接工艺参数，自动控制的工艺参数有： 送丝速度
9、、焊接速度、摆动幅度、摆动速度、两侧停 留时间。只要参数设定准确、焊工操作得当，可焊接 出除根焊道外的各种优质焊道。焊枪的摆动方式为平 摆，可焊接V型、U型及复合型坡口，一次焊接焊道的 最大宽度为30mm。 4.2.2 NOREAST管道自动外焊机NOREAST管道自动外焊机是从英国引进的，也是 较早应用于我国管道工程的管环焊缝自动焊设备。全套 设备包括焊接小车、小车轨道、控制箱、焊接参数输入 器、供气系统和电源等。NOREAST管道自动外焊机是用计算机控制各焊道 的焊接工艺参数，在焊接过程中计算机不能对焊接参数 进行自动调节，部分工艺参数可在一定的范围内手动调 节。自动控制的工艺参数有：送丝
10、速度、焊接速度、摆 动频率。只要参数设定准确、焊工的操作水平较高即可 焊接出除根焊道外的各种优质焊道。焊枪的摆动方式为 角摆，可焊接V型、U型及复合型坡口，一次焊接焊道 的最大宽度为15mm。 4.2.3 CRC管道自动外焊机CRC管道自动外焊机是从美国引进的管道自动 焊设备，全套设备包括焊接小车、小车轨道、控制箱 、焊接参数输入器、供气系统和电源等。分为P200 、P260、P600等。P200和P260 焊机是单焊枪焊机，可用于全部外 焊焊道的焊接。P600是双焊枪焊机，可用于填充和盖面焊道的 焊接。通常情况下焊接填充焊道时，两焊枪一次焊接 完成两层焊道；焊接盖面焊道时，两焊枪完成一层排
11、焊时道。图2 CRC焊道示意图5 双管联焊工艺简介由于我国交通条件的限制，长输管道钢管的 长度一般为12m左右。如果钢管的长度能增加一倍，则现场的施工进度会大大加快，且可降低施工成本。为了解决这一问题，在运输条件允许的施工作业带附近设立双管联焊作业站。即在双管 联焊作业站内将二根钢管联接成一根长度为24m左右的长钢管。这样在施工现场可减少一半的焊接量。当管道工程管径大、管壁厚进，采用双管联焊 工艺其优势会更加明显。双管联焊焊接工艺通常有 如下三种：一是，纤维素焊条下向焊接根焊焊道， 埋弧自动焊在滚轮架上连续焊接填充和盖面焊道； 二是，采用STT半自动下向焊焊接根焊焊道，埋弧 自动焊在滚轮架上连
12、续焊接填充和盖面焊道；三是 ，改变钢管原有的坡口型式，在钢管的内外各焊接 一道埋弧自动焊焊道。一和二的焊接效率与三相比 低，但不需改变坡口型式，在出厂钢管的原坡口上 进行焊接。三的焊接效率较高，但需重新加工坡口 。6 各种焊接方法操作人员培训及 操作难度比较随着焊接方法由手工焊向半自动焊、自动焊甚 至是智能化的焊接的发展，焊工的操作难度和劳动 强度都在下降，但设备的维护、维修、调整和焊接 工艺参数的设定的难度却在增加。下面就西气东输 管道工程所用焊接方法进行比较(见表2) 。表2 操作人员培训及操作难度序 号焊焊接方法焊焊 工维护维护 、维维修工 培训时训时 间间(月)合格比 例(%)操作 难
13、难度文化程 度操作难难 度系数 1焊焊条上向焊焊107010初 中2 2焊焊条下向焊焊6806初 中2 3药药芯焊丝焊丝 半自 动焊动焊7806中 技44STT半自动焊动焊3805中 技5 5管道自动动外焊焊2904中 技7 6管道自动动内焊焊1903大 专专8 7PWT自动焊动焊2905大 专专10 8埋弧自动焊动焊1952中 技47 各种焊接方法人员及设备配备以西气东输管道工程101614.6钢管，平原段各焊接方法的一个作业机组为例，进行人员和设备的比较。表3 人 员 及 设 备 的 配 备序 号机 组组 名 称人 员员 (人)设设 备备 (台/套) 管理 人员员焊焊 工其 他合 计计吊
14、管 机焊焊接 设备设备对对 口 器坡 口 机其它 设备设备合 计计参考 价格 (万元) 1手工焊焊机组组3161736216108271000 2半自动焊动焊 机组组3141734214107241000 3管道自动焊动焊 机 组组31615342161072613004内焊焊机自动焊动焊 机组组41515342140172416005全焊焊道外焊焊 自动焊动焊 机组组41515342151172615006CRC自动焊动焊 机组组5101530380171845007双管联焊联焊 机组组36162506206145008 焊接效率及焊接成本焊接效率以各种焊接方法的一个作业机组 ，在良好的作业
15、条件下，一天有效作业时间 10 h完成的西气东输管道工程完成的 101614.6焊口道数计算。焊接成本以作业 机组的组装焊接完成每道焊口的成本(只包括 组装焊接作业的人工费、设备费和材料费等)计算。表4 焊接效率、焊接成本序号机组组名称焊焊口 数量 (道/ 天)成 本 (元/道)焊焊接材料机组组直接 成本1手工焊焊机组组153203800 2半自动焊动焊 机组组202403500 3管道自动焊动焊 机组组401202300 4内焊焊机自动焊动焊 机组组50902100 5全焊焊道外焊焊自动焊动焊 机 组组459022006CRC自动焊动焊 机组组7515025007双管联焊联焊 机组组4035
16、16009各种焊接方法的焊接质量 表5 焊 接 质 量 比 较序 号机组组名称根部面部无损检测损检测力学性能质质 量 稳稳定性 1手工焊焊机组组较较好一般一般较较好一 般 2半自动焊动焊 机组组较较好一般良好一般一 般 3管道自动焊动焊 机组组良好优优秀良好优优秀较稳较稳 定 4内焊焊机自动焊动焊 机组组优优秀优优秀良好优优秀较稳较稳 定 5全焊焊道外焊焊自动焊动焊 机 组组优优秀优优秀良好优优秀较稳较稳 定6CRC自动焊动焊 机组组优优秀优优秀良好优优秀较稳较稳 定7双管联焊联焊 机组组良好优优秀优优秀优优秀稳稳 定10 采用新的焊接方法时应注意的 几个问题 1、一个新的焊接工艺方法引进后，首先应从思想上重视，相信自己也相信这种新的工艺方法能够适 用我国的国情，焊接出优质的焊口。不要出现一 点小小的问题就去否定这种新的工艺方法。2、一个新的工艺方法，不要第一次应用于工程，就希望
