长输管道焊接技术

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1、长输管道工程焊接技术长输管道工程焊接技术根据我国管道施工企业的经济实力、人员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：管道工程采用的焊接方法有： 手工焊条上向焊；手工焊条上向焊； 手工焊条下向焊；手工焊条下向焊； 自保护药芯焊丝半自动焊；自保护药芯焊丝半自动焊； STT气体保护半自动焊；气体保护半自动焊；管道全位置自动焊；管道全位置自动焊； 埋弧自动焊埋弧自动焊(双管联焊双管联焊)。1 手工焊条上向焊焊接工艺简介1.1 用途用途 主要用于中小管径和焊缝的返修焊接。主要用于中小管径和焊缝的返修焊接

2、。1.2 工艺特点工艺特点 焊接设备简单，只需要一台手工弧焊电源；焊接设备简单，只需要一台手工弧焊电源； 焊接材料：根焊道采用焊接材料：根焊道采用E6010焊条焊条(在外部返修根焊道缺陷时在外部返修根焊道缺陷时用用)， 其它焊道采用其它焊道采用E5015 (CHE507GX)焊条；焊条； 操作难度较大；操作难度较大； 焊缝无损检测合格率较低；焊缝无损检测合格率较低； 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。焊接效率低。2 手工焊条下向焊焊接工艺简介2.1 用途用途 主要用于中等管径的焊接，也用于较大管径，主要用于中等管径

3、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。入的地段或连头焊口的焊接。2.2 工艺特点工艺特点 焊接设备简单，只需性能优良的手工弧焊直流电焊接设备简单，只需性能优良的手工弧焊直流电源；源； 根焊道焊接采用根焊道焊接采用E6010纤维素焊条，此焊条的操作纤维素焊条，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性能良好，具有中等操作水平的焊工就可焊出合格的焊缝；的焊缝； 热焊道采用热焊道采用E8010-G纤维素焊条，此焊条同样具纤维素焊条，此焊条同样具有良好的操作性能；有良好的操作性能； 填充

4、、盖面焊道采用填充、盖面焊道采用E8018-G低氢下向焊焊条，低氢下向焊焊条，此焊条的操作性能较差；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丝下向焊低；维素焊条下向焊和药芯焊丝下向焊低； 焊缝力学性能较好，具有较高的塑韧性和抗裂焊缝力学性能较好，具有较高的塑韧性和抗裂性；性； 钢级钢级焊道名称焊道名称焊条选用焊条选用GB/T 9711GB/T 9711API Spec 5LAPI Spec 5LAWS A5.1AWS A5.1AWS A5.5AWS A5.5GB/T 5117GB/T 5117GB/T 511

5、8GB/T 5118L210L210L245L245L290L290L320L320L360L360A AB BX42X42X46X46X52X52根焊道根焊道E6010E6010E4310E4310其余焊道其余焊道L390L390L415L415X56X56X60X60根焊道根焊道E6010E6010E4310E4310其余焊道其余焊道E7010E7010E5010E5010L450L450L485L485X65X65X70X70根焊道根焊道E6010E6010E4310E4310其余焊道其余焊道E8010E8010E5510E5510纤维素型下向焊条选用纤维素型下向焊条选用 钢级钢级焊道名

6、称焊道名称焊条选用焊条选用GB/T 9711GB/T 9711API Spec 5LAPI Spec 5LAWS A5.1AWS A5.1AWS A5.5AWS A5.5GB/T 5117GB/T 5117GB/T 5118GB/T 5118L210L210L245L245L290L290L320L320L360L360A AB BX42X42X46X46X52X52根焊道根焊道E6010E6010E4310E4310其余焊道其余焊道E7018E7018E5018E5018L415L415L450L450L485L485X60X60X65X65X70X70根焊道根焊道E6010E6010E70

7、10E7010E4310E4310E5010E5010其余焊道其余焊道E8018E8018E9018E9018E5518E5518 E6018 E6018纤维素型纤维素型+低氢型焊条选用低氢型焊条选用 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，目前采用了自保护药芯焊丝半自动下向焊，目前采用了3种种根焊焊接方法，分别是纤维素焊条下向焊、低氢焊条根焊焊接方法，分别是纤维素焊条下向焊、低氢焊条上向焊、上向焊、STT半自动焊。半自动焊。3.1 用途用途 药芯焊丝半自动下向焊，目前是我国长输管道工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。程的主要焊接方法

8、之一。3.2 工艺特点工艺特点 3.2.1 焊条电弧焊焊条电弧焊(根焊根焊)+自保护药芯焊丝半自动焊自保护药芯焊丝半自动焊(填充、盖面焊填充、盖面焊)的工艺特点的工艺特点 焊接设备比较简单，只比手工焊增加一台送焊接设备比较简单，只比手工焊增加一台送丝机；丝机； 焊接材料：根焊道采用焊接材料：根焊道采用E6010纤维素焊条，其纤维素焊条，其它焊道采用它焊道采用E71T8-Ni1药芯焊丝；药芯焊丝； 此焊接方法具有较强的抗风能力，在风力不此焊接方法具有较强的抗风能力，在风力不大于大于10m/s的情况下，风速对焊接质量无明显的影的情况下，风速对焊接质量无明显的影响；响； 焊缝无损检测合格率高；焊缝无

9、损检测合格率高； 焊缝的力学性能较好，但焊缝的塑韧性值焊缝的力学性能较好，但焊缝的塑韧性值(特特别是低温韧性别是低温韧性)具有较大的分散性；具有较大的分散性；钢级钢级焊道名称焊道名称焊材选用焊材选用GB/T 9711GB/T 9711API Spec 5LAPI Spec 5LAWS A5.1AWS A5.1AWS A5.29AWS A5.29GB/T 5117GB/T 5117GB/T 17493GB/T 17493L360L360L415L415L450L450L485L485X52X52X60X60X65X65X70X70根焊道根焊道E6010E6010E4310E4310其余焊道其余焊

10、道E71T8-Ni1E71T8-Ni1E71T8-K6E71T8-K6E501T8-Ni1E501T8-Ni1E501T8-K6E501T8-K6纤维素纤维素+自保护药芯焊丝半自动焊焊接材料选用自保护药芯焊丝半自动焊焊接材料选用 3.2.2 STT半自动焊半自动焊(根焊根焊)+自保护药芯焊丝半自动自保护药芯焊丝半自动焊焊(填充、盖面焊填充、盖面焊)工艺特点工艺特点 由于填充、盖面焊用的焊接方法与由于填充、盖面焊用的焊接方法与3.2.1相同，相同，这里主要介绍这里主要介绍STT半自动焊的工艺特点。半自动焊的工艺特点。 电弧燃烧稳定；电弧燃烧稳定； 操作容易；操作容易； 飞溅极小；飞溅极小； 焊缝

11、成形美观；焊缝成形美观； 焊接烟尘和噪声小；焊接烟尘和噪声小； 焊接成本较低；焊接成本较低； 与手工焊相比焊接效率较高；与手工焊相比焊接效率较高； 抗风能力较差。抗风能力较差。 由于由于STT根焊焊道的厚度一般可达根焊焊道的厚度一般可达4mm，且不需，且不需用砂轮机进行清理，所以在焊接药芯焊丝半自动用砂轮机进行清理，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。焊后续焊道时，不易产生烧穿现象。钢级钢级焊道名称焊道名称焊材选用焊材选用GB/T 9711GB/T 9711API Spec 5LAPI Spec 5LAWS A5.18AWS A5.18AWS A5.29AWS A5.29G

12、B/T 5118GB/T 5118GB/T 17493GB/T 17493L450L450L485L485X65X65X70X70根焊道根焊道ER70S-GER70S-GER50-GER50-G其余焊道其余焊道E71T8-Ni1E71T8-Ni1E71T8-K6E71T8-K6E501T8-Ni1E501T8-Ni1E501T8-K6E501T8-K6L555L555X80X80根焊道根焊道ER70S-GER70S-GER50-GER50-G其余焊道其余焊道E81T8-Ni2E81T8-Ni2-STT+自保护药芯焊丝半自动焊焊接材料选用自保护药芯焊丝半自动焊焊接材料选用 4 管道全位置自动焊焊

13、接工艺简介目前我国采用的管道自动焊设备主要有目前我国采用的管道自动焊设备主要有PAW2000、NOREAST、CRC、PWT等自动焊设备。等自动焊设备。焊接工艺组合如下：焊接工艺组合如下： STT半自动焊半自动焊+PAW2000管道外焊自动焊；管道外焊自动焊； STT半自动焊半自动焊+ NOREAST管道外焊自动焊；管道外焊自动焊； STT 半自动焊半自动焊+CRC管道外焊自动焊；管道外焊自动焊；CRC自动焊的坡口形式自动焊的坡口形式是典型的窄坡口设计，实际应用中可节省焊接填充材料和保护气，确保焊接的高效率。另外焊缝接头受热范围小，力学性能更好。外焊机（外焊机（P600）P600型双焊枪自动焊

14、设备适用于管道外自动焊，其主要优点是焊接成形好、质量稳定、速度快，且操作简便、结实耐用，是管道安装施工的有利工具。 焊接电源送丝装置P600的机头 CRC管道内外自动焊；管道内外自动焊；NOREAST自动内焊焊自动内焊焊+PAW2000管道外焊自动焊；管道外焊自动焊； NOREAS自动内焊焊自动内焊焊+NOREAST管道外焊自动焊；管道外焊自动焊； NOREAST自动内焊焊自动内焊焊+CRC管道外焊自动焊；管道外焊自动焊； PWT外焊自动焊外焊自动焊(根焊根焊)+PAW2000管道外焊自动焊；管道外焊自动焊； PWT外焊自动焊外焊自动焊(根焊根焊)+NOREAST管道外焊自动焊管道外焊自动焊4

15、.1 根焊焊接工艺根焊焊接工艺4.1.1 管道内焊自动焊管道内焊自动焊 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。焊道的焊接设备。1016管道内焊机，有管道内焊机，有6个焊接机头，个焊接机头，左右两侧各三个。每个机头分别焊接左右两侧各三个。每个机头分别焊接60+5mm范围焊范围焊道的焊接。左道的焊接。左(或右或右)侧的三个机头同时焊接，左侧的三个机头同时焊接，左(或右或右)侧焊接完成后，右侧焊接完成后，右(或左或左)侧的三个机头同时开始焊接，侧的三个机头同时开始焊接，焊接方向都是下向焊。焊接方向都是下向焊。 1219管道内焊机，有管道内

16、焊机，有8个焊个焊接机头，左右两侧各接机头，左右两侧各4个。每个机头分别焊接个。每个机头分别焊接45+5mm范围焊道的焊接。左范围焊道的焊接。左(或右或右)侧的侧的4个机头同个机头同时焊接，左时焊接，左(或右或右)侧焊接完成后，右侧焊接完成后，右(或左或左)侧的侧的4个机个机头同时开始焊接，焊接方向都是下向焊。头同时开始焊接，焊接方向都是下向焊。此焊接设备的此焊接设备的最大优点是焊接速最大优点是焊接速度快，焊接一道根度快，焊接一道根焊焊道的纯焊接时焊焊道的纯焊接时间只需间只需100s左右。左右。但此焊接设备通常但此焊接设备通常只能适用一种管径只能适用一种管径钢管的焊接以及对钢管的焊接以及对管口

17、的组装质量要管口的组装质量要求较高，这是此焊求较高，这是此焊接设备的两个缺陷。接设备的两个缺陷。 图图1 1 内焊机管道自动焊坡口型内焊机管道自动焊坡口型式式515809075904.1.2 PWT管道自动焊管道自动焊 PWT管道自动焊设备是一种从管外部焊接根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。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。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

18、接小车控制系统、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。车轨道等部分组成。表表1 PWT1 PWT焊接系统与内焊机焊接系统比较焊接系统与内焊机焊接系统比较项项 目目PWTPWT自动焊系统自动焊系统内焊机焊接系统内焊机焊接系统机头所处位置机头所处位置管外部管外部管内部管内部机头数量机头数量( (个个) )2 26 6（8 8）焊接方向焊接方向下向下向下向下向焊接时间焊接时间(s)(s)240240100100辅助时间辅助时间(min)(min)8 88 8PWT焊接系统与内焊机焊接系统的

19、主要区别见表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填充盖面焊焊接工艺4.2.1 PAW2000管道自动外焊机管道自动外焊机 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。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：焊

20、接位置的焊接工艺参数，自动控制的工艺参数有：送丝速度、焊接速度、摆动幅度、摆动速度、两侧停送丝速度、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，可焊接摆，可焊接V型、型、U型及复合型坡口，一次焊接焊道的型及复合型坡口，一次焊接焊道的最大宽度为最大宽度为30mm。 4.2.2 NOREAST管道自动外焊机管道自动外焊机 NOREAST管道自动外焊机是从英国引进的，也是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

21、工程的管环焊缝自动焊设备。全套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。器、供气系统和电源等。 NOREAST管道自动外焊机是用计算机精确控制各管道自动外焊机是用计算机精确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：送丝速度、焊接速度、动调节。自动控制的工艺参数有：送丝速度、焊接速度、摆动频

22、率。只要参数设定准确、焊工的操作水平较高即摆动频率。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，可焊接为角摆，可焊接V型、型、U型及复合型坡口，一次焊接焊型及复合型坡口，一次焊接焊道的最大宽度为道的最大宽度为15mm。 4.2.3 CRC管道自动外焊机管道自动外焊机 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。分为焊接参数输入器、供气系

23、统和电源等。分为P200、P260、P600等。等。 P200和和P260 焊机是单焊枪焊机，可用于全部外焊机是单焊枪焊机，可用于全部外焊焊道的焊接。焊焊道的焊接。 P600是双焊枪焊机，可用于填充和盖面焊道的是双焊枪焊机，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，两焊枪完成一层排完成两层焊道；焊接盖面焊道时，两焊枪完成一层排焊时道。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，长输管道钢管的由于我国交通条件的限制，长输管道钢管的长度一般为长度一般为12m左右。如果

24、钢管的长度能增加一左右。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左右的长钢管。这样在施工现场可减少一半的焊接量。接量。当管道工程管径大、管壁厚进，采用双管联焊当管道工程管径大、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

25、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，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；埋弧自动焊在滚轮架上连续焊接填充和盖面焊道；二是，采用二是，采用STT半自动下向焊焊接根焊焊道，埋弧半自动下向焊焊接根焊焊道，埋弧自动焊在滚轮架上连续焊接填充和盖面焊道；三是，自动焊在滚轮架上连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，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。焊接。三的焊接效率较高，但需重新加工坡口。