全自動(dòng)焊接實(shí)用工藝

1、管道全自動(dòng)焊接工法天津大港油田集團(tuán)工程建設(shè)有限責(zé)任公司近幾年，長(zhǎng)輸管道市場(chǎng)明顯地向著高壓力、大口徑、厚壁厚的趨勢(shì)發(fā)展。目前中 國(guó)石油行業(yè)大多數(shù)施工單位采用全自動(dòng)焊接的方式從事長(zhǎng)輸管道施工。目前中國(guó)石油行業(yè)各施工單位都在管道焊接裝備、施工能力等方面取得長(zhǎng)足的進(jìn) 步，陸續(xù)裝備了自動(dòng)焊接機(jī)組，進(jìn)入了大口徑管道施工市場(chǎng)。近年來(lái)，成品油管線工程及各種天然氣支線工程建設(shè)累計(jì)將有數(shù)萬(wàn)公里正在施工。 在未來(lái)的幾年里，石油天然氣管輸管道工程施工市場(chǎng)容量巨大，給大港油田集團(tuán)工程 建設(shè)公司帶來(lái)了更大的商機(jī)，市場(chǎng)發(fā)展前景看好。通過(guò)近幾年的研究，從室內(nèi)試驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，進(jìn)行了全自動(dòng)焊接設(shè)備優(yōu)化配置及 各項(xiàng)資源的優(yōu)化配置，

2、合理調(diào)整了工藝參數(shù)，并針對(duì)不同地形地貌制定了適宜性的施 工方案和施工組織方式，目前已形成了一套行之有效的施工工法大口徑長(zhǎng)輸管道 全自動(dòng)焊接工法，并在全公司范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的研究效果，取得了良好 的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。一、工法特點(diǎn)1 全自動(dòng)焊接采用藥心焊絲和氣體保護(hù)，可以獲得優(yōu)良的焊接質(zhì)量。該焊接工藝 以其小電流、低電壓、細(xì)直徑實(shí)心焊絲、短路過(guò)渡為主要特點(diǎn)，下向焊時(shí)熔池體積小、 可實(shí)現(xiàn)全焊接及抗銹低氫的內(nèi)在優(yōu)勢(shì)，特別適合于填充焊，蓋面焊時(shí)Ar氣體和CO氣體的保護(hù)作用使其焊縫表面成型規(guī)則、飽滿，且與母材過(guò)渡圓滑。2全自動(dòng)焊接合格率高，焊接參數(shù)調(diào)定之后，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，減少人為操 作因

3、素對(duì)焊接質(zhì)量的影響，提高焊口一次合格率。3全自動(dòng)焊接參數(shù)調(diào)定后能進(jìn)行連續(xù)性作業(yè)，提高了生產(chǎn)效率，與其他焊接方法 比較，減少了頻繁更換焊條、焊絲產(chǎn)生的材料浪費(fèi)，降低施工成本。同時(shí)全自動(dòng)化焊 接作業(yè)也降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但對(duì)工人的自身素質(zhì)和操作能力有更高的要求。4全自動(dòng)焊接工藝對(duì)管道組對(duì)坡口質(zhì)量和坡口型式要求嚴(yán)格，需要配套的坡口整 形機(jī)等設(shè)備。5全自動(dòng)焊接的保護(hù)氣體為Ar氣體和CO氣體，因此與其他焊接方法比較，施工 環(huán)境更為苛刻，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)要求環(huán)境風(fēng)速小于 2m/s。二、適用范圍1 本工法適用于管徑 DN700以上、壁厚11mm以上的油氣長(zhǎng)距離輸送管道水平固 定對(duì)接的全位置下向焊焊接施工。2本工

4、法需要良好的工程施工環(huán)境，適于在地勢(shì)平坦開(kāi)闊的地段。三、工藝原理管道全自動(dòng)氣體保護(hù)下向焊接工藝使用可熔化的焊絲與主要焊金屬之間的電弧為 熱焊來(lái)溶化焊絲和鋼管，在焊接時(shí)向焊接區(qū)域輸送保護(hù)氣體以隔離空氣的有害作用， 通過(guò)連續(xù)送絲完成焊接。管道全自動(dòng)焊接其整個(gè)焊接過(guò)程是一個(gè)從平焊狀態(tài)到立焊狀態(tài)再到仰焊狀態(tài)的平 滑過(guò)度過(guò)程。管道全自動(dòng)焊機(jī)的焊接速度、送絲速度、擺動(dòng)寬度、擺動(dòng)速度、焊接電 壓和焊接電流都要隨著狀態(tài)的變化而變化。圓周各點(diǎn)參數(shù)均由計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制完 成，實(shí)現(xiàn)焊接工藝參數(shù)的連續(xù)變化。本工法采用STT半自動(dòng)根焊+自動(dòng)外焊機(jī)填充、蓋面。根焊設(shè)備為林肯 STT-H型 焊接電源+相匹配的送絲機(jī)，填充

5、焊、蓋面焊設(shè)備為 PAW200C型自動(dòng)外焊機(jī)。保護(hù)氣 體采用Ar氣體和CO氣體。四、施工工藝流程及操作要點(diǎn)（一）施工工藝流程圖1工藝流程圖（二）操作要點(diǎn)大港油田工程建設(shè)公司在西氣東輸一陜京二線聯(lián)絡(luò)線工程第 8標(biāo)段中采用了全自動(dòng)氣體保護(hù)下向焊焊接方法，根據(jù)該工法在工程中的實(shí)際運(yùn)用，概括總結(jié)出以下幾點(diǎn)操 作要點(diǎn)。1 管口清理組裝前使用專用清管工具清除管內(nèi)的所有雜物；使用棉紗和鋼絲刷等工具將管口 兩端100mm范圍內(nèi)的塵土、油污、鐵銹等清理干凈，露出金屬光澤，螺紋管端口焊縫 處需把余高打磨平滑，嚴(yán)禁使用砂輪機(jī)打磨坡口以外的管材表面，然后由管工用對(duì)口 器進(jìn)行管口組對(duì)，用間隙板定間隙。并檢查管口是否存在

6、壓痕、裂紋等缺陷，如果發(fā) 現(xiàn)要及時(shí)按要求修復(fù)，不符合要求的管子不得組裝。2.管口修整與組對(duì)全自動(dòng)焊接對(duì)坡口要求嚴(yán)格，必要時(shí)用坡口整形機(jī)對(duì)管口進(jìn)行整形。管道全自動(dòng) 焊接管口組對(duì)尺寸如下圖：管組對(duì)接頭的坡口形式應(yīng)為V型，管道坡口角度應(yīng)為22.5 0.5 ，鈍邊1.22.0mm間隙2.03.0mm組對(duì)錯(cuò)邊量按10管壁厚控制。對(duì)口采用內(nèi)對(duì)口器（連頭碰 死口及其它不能使用時(shí)內(nèi)對(duì)口器時(shí)采用外對(duì)口器 ）施工時(shí)，應(yīng)在根焊一遍后，方可卸除 內(nèi)對(duì)口器。使用外對(duì)口器時(shí)，必須在焊口整個(gè)圓周上均勻分布46處定位焊，每一處定位焊長(zhǎng)度不應(yīng)小于100mm且在卸下外對(duì)口器前，定位焊的累計(jì)長(zhǎng)度不得少于管周長(zhǎng) 的50%兩相鄰管的螺

7、旋焊縫在對(duì)口處應(yīng)錯(cuò)開(kāi)不小于100 mm的距離。3.安裝焊接軌道自動(dòng)焊接小車行走在焊接軌道上，軌道與管道的同心度和與管口的平行度直接影 響著焊接的質(zhì)量，應(yīng)采用專用工具安裝軌道，軌道專用安裝工具可以測(cè)量和調(diào)整軌道 邊緣與管道坡口之間的距離，調(diào)整軌道的松緊度。軌道安裝專用工具的錘面硬度應(yīng)稍 低于焊接軌道的硬度，過(guò)硬易造成軌道的損傷。軌道安裝后，應(yīng)保證軌道與管道表面 的距離小于3mm軌道與管口端面的距離小于 2mm4 輸入焊接參數(shù)軌道安裝完畢后，將焊機(jī)安裝在軌道上，按焊接指導(dǎo)書的要求調(diào)整焊機(jī)的焊槍位置和角度。通過(guò)焊接參數(shù)輸入器，將焊接參數(shù)輸入到計(jì)算機(jī)中 表1根焊焊接工藝參數(shù)焊道焊材牌號(hào)直徑(mm)極性

8、焊接電流(A)電壓(V)送絲速度(in./min )焊接速度(cm/min)保護(hù)氣體氣體配比流量l/min根焊AWS A5.18ER70S-X1.2DO峰值 350420基值609016251201501625見(jiàn)備注2030注：DC+表示焊絲接正。 根焊電壓為參考值，填充、蓋面焊電流為參考值。 (75-90 )% Ar+ (25-10 )% CQ表2填充焊、蓋面焊焊接工藝參數(shù)焊道焊接速度(cm/min)送絲速度(m/mir)擺動(dòng)速度(cm/min)邊緣停留時(shí)間(ms)電壓(V)保護(hù)氣體CO(%)Ar(%)流量L/min填充20358.09.034044080140172515258575152

9、5蓋面17277.08.83003601001601725152585751525注：極性為焊絲接正。填充、蓋面焊電流為參考值焊(:接電源+ )GCO氣 瓶PAW2000全自動(dòng)焊機(jī)控制箱 可管 氣體配I比器氣 管Ar氣瓶焊接管道遙 控 盒接220V電源控制電纜把線地線圖3管道全位置自動(dòng)焊接系統(tǒng)示意圖5焊接根據(jù)焊接工藝規(guī)程的要求，管線焊前需預(yù)熱管口，預(yù)熱溫度100C且小于150C, 預(yù)熱寬度為坡口兩側(cè)不小于75mm勺范圍內(nèi)，預(yù)熱方法應(yīng)保障在預(yù)熱范圍內(nèi)溫度均勻， 可用非接觸式溫度計(jì)在距管口50mm處測(cè)量，預(yù)熱結(jié)束溫度高于但不超過(guò)規(guī)定溫度50C,預(yù)熱源撤離后12分鐘后，開(kāi)始焊接，以保證溫度均勻。預(yù)熱

10、源為液化氣，配 備專用的中環(huán)型火焰加熱器加熱?；鹧嬉h(yuǎn)離防腐層，嚴(yán)禁用氣焊和其它高溫火源。6. 外觀檢查外觀：寬度為坡口兩側(cè)外表面 0.52.0mm；余高為02.0mm局部不得大于3mm 余高大于2mm且小于3mn部分的長(zhǎng)度不得大于50mm焊縫外表面都不得低于母材表面， 咬邊深度不得大于0.5mm，咬邊深度在0.30.5mm的單個(gè)長(zhǎng)度不得超過(guò)30mm累計(jì)長(zhǎng) 度不得大于焊縫周長(zhǎng)的15%接口錯(cuò)邊量小于2mm焊縫及附近表面上不得有裂紋、未熔合、氣孔、夾渣、凹陷、引弧痕跡、有害的焊瘤、夾具焊點(diǎn)、溶合性飛濺等，外觀成形均勻一致。自檢合格后，寫焊工號(hào)(不準(zhǔn)打鋼印)做自檢記錄，如此流水作業(yè)進(jìn)行組對(duì)焊接。7.

11、 探傷檢驗(yàn)焊完的焊縫先檢查外觀合格后再進(jìn)行無(wú)損探傷。管道焊縫100%S行環(huán)向焊縫的X射線照相，執(zhí)行石油天然氣鋼質(zhì)管道對(duì)接焊縫射線照相及質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)U級(jí)為合 格。將檢測(cè)結(jié)果及時(shí)確認(rèn)核實(shí)后，對(duì)不合格的焊口安排專人進(jìn)行返修。8. 不合格焊口返修組織專門返修小組對(duì)不合格焊縫進(jìn)行返修，焊口返修采用手工焊接返修。二次返 修不合格的焊口需割口重新焊接、拍片檢查至合格。五、材料、設(shè)備及勞動(dòng)力組織(一)工程材料該工法在西氣東輸一陜京二線聯(lián)絡(luò)線工程第 8標(biāo)段運(yùn)用時(shí)采用地工程材料有：1. 鋼管鋼管標(biāo)準(zhǔn)：API Spec 5L (GB/T 9711.2 ) 鋼 級(jí)：X70 ( L485)直 徑：1016mm壁 厚：1

12、7.5mm其化學(xué)成分和機(jī)械性能見(jiàn)表3。表3鋼管的化學(xué)成分和機(jī)械性能表化學(xué)成分CMnSP0.221.650.0150.025機(jī)械性能屈服強(qiáng)度（Mpa）抗拉強(qiáng)度（Mpa）伸長(zhǎng)率（）483562162 焊接材料表4焊接材料表焊材焊材標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)焊材規(guī)格根焊焊絲AWS A5.18 ER70S錦泰JM58 1.2mm填充、蓋面焊絲AWSA5.28 ER80S-G錦泰JM68 1.0mm3 保護(hù)氣體本工法用到的保護(hù)氣體為 Ar氣體和CO2氣體。其中Ar氣體純度：99.9$, CO2氣體純度： 99.$, CO2氣體含水量： 0.00$。（二）機(jī)具設(shè)備本工法使用的主要機(jī)械設(shè)備見(jiàn)表 5。表5主要機(jī)械設(shè)備表序號(hào)設(shè)備

13、名稱、型號(hào)數(shù)量備注1自行式移動(dòng)電站（DZ100）4臺(tái)野外行走功能2林肯半自動(dòng)焊機(jī)（STTn）2臺(tái)打底根焊3PAW2000全自動(dòng)焊機(jī)4臺(tái)填充蓋面4吊管機(jī)（70T）3臺(tái)布管、對(duì)口5坡口整形機(jī)1臺(tái)加工坡口6氣動(dòng)內(nèi)對(duì)口器1臺(tái)組對(duì)焊口7清呂器1臺(tái)對(duì)口前清理管內(nèi)雜物8層間測(cè)溫儀1臺(tái)測(cè)試層間溫度9熱處理儀1臺(tái)進(jìn)行焊后熱處理10溫濕度儀1臺(tái)測(cè)量環(huán)境溫、濕度11風(fēng)速儀1臺(tái)測(cè)量環(huán)境風(fēng)速12焊接檢驗(yàn)尺KH45型2把焊縫外觀檢驗(yàn)（三）勞動(dòng)力組織本工法人員組織見(jiàn)表6表6勞動(dòng)力組織表序號(hào)工種數(shù)量備注1項(xiàng)目經(jīng)理1對(duì)工程全面負(fù)責(zé)2項(xiàng)目副經(jīng)理2協(xié)助項(xiàng)目經(jīng)理工作2施工班長(zhǎng)1負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工3技術(shù)負(fù)責(zé)人2負(fù)責(zé)工程技術(shù)4安全負(fù)責(zé)人2負(fù)責(zé)

14、工程安全5質(zhì)量負(fù)責(zé)人1負(fù)責(zé)工程質(zhì)量7測(cè)量工2測(cè)量定位8起重工3起重10管工10組對(duì)11電焊工10焊接12電工1施工用電13輔助工及其他人員10輔助施工六、質(zhì)量控制1 制定長(zhǎng)輸管道全自動(dòng)焊接施工項(xiàng)目管理質(zhì)量方針、目標(biāo)。成立施工質(zhì)量 管理項(xiàng)目組，明確項(xiàng)目部崗位質(zhì)量管理職責(zé)。2 施工前，檢查驗(yàn)收管子的長(zhǎng)度、鋼管厚度、防腐層厚度、防腐質(zhì)量、管口質(zhì)量（直徑、橢圓度、管口垂直度、管子直度）等。對(duì)螺旋焊縫管，檢查測(cè)量管口周長(zhǎng)、 直徑，以使匹配對(duì)口，做到使兩相鄰管口直徑誤差v1mm,周長(zhǎng)誤差w 4mm。對(duì)檢查出的不合格的管子應(yīng)標(biāo)識(shí)隔離。3 清理管口，采用專用清理工具將管口的坡口、鈍邊修好；機(jī)制坡口的內(nèi)卷邊要清

15、除掉，螺旋管、直縫管管端內(nèi)外焊道高出管壁10mm范圍內(nèi)要用砂輪機(jī)抹平且平緩過(guò)渡；管端內(nèi)外20mm內(nèi)的銹跡要清除，直至見(jiàn)到金屬本色。管組對(duì)接頭的坡口形式應(yīng)為V型，管道坡口角度應(yīng)為22.5 0.5，鈍邊1.22.0mm，間隙2.03.0mm，組對(duì)錯(cuò)邊量按 10%管壁厚控制。4 對(duì)口時(shí)，起吊管子的吊具不得損壞防腐層。組對(duì)時(shí)應(yīng)控制錯(cuò)邊量、螺旋 焊縫或直焊縫錯(cuò)開(kāi)量以及對(duì)口間隙，使其符合焊接規(guī)范要求。5 焊接施工前對(duì)所有參加施工的人員進(jìn)行交底，明確各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)及要求，同時(shí)明確各崗位人員的質(zhì)量職責(zé)，嚴(yán)格按規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工。6 參加施焊的焊工必須是經(jīng)過(guò)培訓(xùn)取得專業(yè)資格證書，同時(shí)通過(guò)針對(duì)當(dāng)前施工管 線焊接

16、要求考試的合格者。7管口根焊沒(méi)有完成時(shí)，不得撤出內(nèi)對(duì)口器。在根焊過(guò)程中，不得活動(dòng)管子或碰 撞管子。根焊必須熔透，背面成形良好。根焊完成后，焊工應(yīng)仔細(xì)自查是否有裂紋、 夾渣、氣孔等缺陷，如有，應(yīng)消除后重焊。8焊縫接頭點(diǎn)，應(yīng)略加打磨，相鄰兩層的接頭點(diǎn)不得重疊，應(yīng)錯(cuò)開(kāi)20mm以上每遍焊完后焊工應(yīng)認(rèn)真清根，除去表層氣孔、夾渣等缺陷，砂輪粉末也應(yīng)清除。9. 焊接過(guò)程中，應(yīng)注意控制層間溫度，當(dāng)層間溫度低于規(guī)定要求時(shí)，應(yīng)重新加熱。10. 使用的焊接極性、電流、電壓、焊接速度等應(yīng)符合焊接工藝規(guī)程要求11. 焊道表面應(yīng)成型良好，管口和焊道表面應(yīng)無(wú)飛濺、裂紋、焊疤、氣孔和夾渣等缺陷，焊道外觀檢驗(yàn)執(zhí)行油氣長(zhǎng)輸管道工

17、程施工及驗(yàn)收規(guī)范GB50369-2006的規(guī)疋12. 所用焊機(jī)須是完好設(shè)備，設(shè)備性能滿足焊接工藝的要求。13. 所用焊材與設(shè)計(jì)要求相符，且通過(guò)焊接工藝評(píng)定，滿足設(shè)計(jì)要求。14. 在下列任何一種環(huán)境中，如未采取有效防護(hù)措施不得進(jìn)行焊接：1) 雨、濃霧天氣；2) 大氣相對(duì)濕度超過(guò)90%3) 風(fēng)速大于2米/秒，應(yīng)采取有效的措施(如防風(fēng)棚等)；4) 環(huán)境溫度低于5C,應(yīng)采取有效措施(如石棉被等進(jìn)行層間或焊后保溫)，防 止焊縫冷速過(guò)快。15. 嚴(yán)把好各工序的施工質(zhì)量，質(zhì)檢人員施工期間不離場(chǎng)，隨時(shí)檢查施工質(zhì) 量。七、安全措施1. 建立安全保證體系，確定安全生產(chǎn)責(zé)任人。2. 對(duì)所有參加施工人員進(jìn)行HSE安全

18、教育，對(duì)施工中容易出現(xiàn)的安全隱患提前預(yù) 防。做好各工序安全教育和安全技術(shù)交底。3. 定期召開(kāi)安全生產(chǎn)例會(huì)，定期組織進(jìn)行安全檢查工作，例行安全檢查每周一次， 安全員及相關(guān)人員對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行全方位、全過(guò)程監(jiān)督檢查。4. 施工機(jī)械操作處要有規(guī)范的操作規(guī)程，特殊工種及專業(yè)施工人員要持證上崗，嚴(yán)格執(zhí)行崗位責(zé)任制，做到自我安全保護(hù)“三不傷害”。5. 施工負(fù)責(zé)人及現(xiàn)場(chǎng)安全員負(fù)責(zé)施工現(xiàn)場(chǎng)安全，隨時(shí)檢查現(xiàn)場(chǎng)情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)及時(shí) 使處理。6. 施工人員要穿戴好勞動(dòng)防護(hù)用品，勞動(dòng)防護(hù)用品質(zhì)量必須符合相關(guān)要求并定期 檢查，施工機(jī)械必須在使用前進(jìn)行檢查驗(yàn)收.7. 電焊工要有相應(yīng)的資格證，要嚴(yán)格遵守電氣安全技術(shù)規(guī)程。除電焊

19、機(jī)二次開(kāi)關(guān) 以下的電氣線路外，電焊工不許使用其它電氣線路施焊。 對(duì)所有電焊設(shè)備都應(yīng)進(jìn)行日常 使用前的故障檢查。電焊機(jī)必須有接地線，電焊機(jī)一次接線處應(yīng)加保護(hù)罩，電線應(yīng)該 經(jīng)常保持絕緣良好。焊機(jī)機(jī)體的任何部位禁止與焊把未絕緣的金屬部件以及任何裸露 的導(dǎo)體相接觸。電焊面罩應(yīng)嚴(yán)密不漏光，焊接前應(yīng)佩帶好防護(hù)用品。焊接時(shí)要按技術(shù) 要求進(jìn)行施工，打焊渣時(shí)，要防止焊渣傷眼或進(jìn)入耳朵。8. 在潮濕地焊接時(shí)必須采取絕緣措施，不得使人體、焊機(jī)或其它金屬構(gòu)件成為焊 接回路，以防焊接電流造成人身傷害或設(shè)備事故。八、環(huán)保措施1. 環(huán)境保護(hù)職能部門及人員對(duì)日常施工及生活進(jìn)行管理和監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)不符合 項(xiàng)及時(shí)糾正，保證環(huán)境處在一個(gè)良好狀態(tài)2. 在施工作業(yè)區(qū)范圍內(nèi)與施工有關(guān)的焊絲、焊渣等垃圾和碎片應(yīng)及時(shí)清理出場(chǎng)， 并進(jìn)行妥當(dāng)處理。3. 建筑施工和生活垃圾不得隨意堆放、遺棄或?yàn)⒙?，要集中收集，?dāng)天帶回住地 妥善處置。4. 設(shè)置生活垃圾集中堆放設(shè)備，對(duì)生活垃圾進(jìn)行回收處理，禁止任意亂扔造成白 色污染，并保持場(chǎng)地內(nèi)清潔。九、效益分析在大港油田工程建設(shè)公司承建的西氣東輸一陜京二線聯(lián)絡(luò)線工程第8標(biāo)段，直徑為1016的管線長(zhǎng)約14.5km,壁厚為17.5mm和21mm兩種，焊口總數(shù)123