管道自動(dòng)焊常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生原因及防治措施

1、文檔編碼 : CY3K1Q1V7A3 HW3P3A10Y2Z9 ZU4A3A9Y10X5管道自動(dòng)焊常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生緣由及防治措施 管道自動(dòng)焊常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生緣由及防治措施 管道自動(dòng)焊常見(jiàn)缺陷產(chǎn)生緣由及防治措 摘要：西氣東輸管道工程焊接工作量大,焊接質(zhì)量要求高,接受自動(dòng)焊的總里程數(shù)超 過(guò)*；通過(guò)對(duì)西氣東輸管道工程自動(dòng)焊機(jī)組的長(zhǎng)期跟蹤,明白并把握了經(jīng)常顯現(xiàn)的幾種焊接缺陷,文章以西氣東輸管道工程第+標(biāo)段山西臨汾現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)焊接為例,詳細(xì)分析了未熔合、氣孔、余精深標(biāo)、咬邊和迸絲產(chǎn)生的緣由,并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)情形,針對(duì)每種 焊接缺陷提出了切實(shí)有效的防治措施,進(jìn)一步提高了焊接質(zhì)量和施工效率； 0 引言西氣 東輸管道工程

2、是國(guó)家重點(diǎn)工程,主線路全長(zhǎng) 4000km* ,其特點(diǎn)是口徑大（1016mm ）、管 壁厚（14.6 -26.2 ）、鋼級(jí)高（ API Spec 5L X70 ）、壓力高（10MPa ）,這在我國(guó)管道建設(shè)史上尚屬首次；由于焊接工作量巨大,焊接質(zhì)量要求 高,因此在較平整的區(qū)段接受了自動(dòng)焊技術(shù)；接受自動(dòng)焊的總里程超過(guò) 800km ；自動(dòng)焊技 術(shù)在長(zhǎng)輸管道施工中的規(guī)?；瘧?yīng)用,對(duì)大多數(shù)施工單位來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)全新的焊接工藝；在焊 接過(guò)程中,焊接機(jī)頭沿著安裝在管道上的軌道行走,焊工通過(guò)操作盒進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,焊接 過(guò)程是在自動(dòng)把握下完成的；因此,自動(dòng)焊可大大降低人為因素的影響,并且勞動(dòng)強(qiáng)度低,焊縫質(zhì)量好,焊接效率高

3、；由于各施工單位都是初次接觸和使用自動(dòng)焊設(shè)備,因操作使用 不當(dāng),有時(shí)也顯現(xiàn)一些缺陷和問(wèn)題,既影響焊縫質(zhì)量,又影響工程進(jìn)度,同時(shí)影響自動(dòng)焊 技術(shù)高效率特性的發(fā)揮；我們通過(guò)對(duì)西氣東輸管道工程中自動(dòng)焊機(jī)組的長(zhǎng)期跟蹤,對(duì)焊接 施工中顯現(xiàn)的缺陷進(jìn)行了分析爭(zhēng)論,提出了相應(yīng)的措施,焊接質(zhì)量和工程進(jìn)度得到了保證,為今后的施工積存了體會(huì)；本文以西氣東輸管道工程第 的緣由,并提出防治措施；17 標(biāo)段山西臨汾現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)焊接為例,分析焊接缺陷產(chǎn)生西氣東輸管道工程第17 標(biāo)段（山西臨汾段）,管材規(guī)格為1016*14.6mm,部分地段為1016*17.5mm,材質(zhì)為 X70鋼；管道的坡口為單V 型,接受 STT 半自動(dòng)焊封

4、底,焊絲為JM-58 ,直徑為 1.2mm ,100%CO2愛(ài)惜；填充和蓋面接受自動(dòng)焊,焊絲為 JM-68 ,直徑為1.0mm ,混合氣體愛(ài)惜（20%CO2+80%Ar）；自動(dòng)焊接受的是填充 3 層或 4 層、蓋面 1 層的多層下向焊方法；在施工初期,顯現(xiàn)的主要問(wèn)題有：未熔合、氣孔、余精深標(biāo)、咬邊和迸絲； 1 常見(jiàn)缺陷的緣由分析及防治措施 1.1 未熔合是一種幾乎沒(méi)有厚度的面狀缺陷,其直接危害是削減截面,增大應(yīng)力,對(duì)承擔(dān)疲乏、經(jīng)受沖擊、應(yīng)力腐蝕或低溫下工作都特殊不利；未熔合是由于電弧未能直接在母材上燃燒,焊絲熔化的鐵水只是積存在上一層焊道或坡口表面上而形成的；主要形式有層間未熔合和 單側(cè)點(diǎn)狀未

5、熔合,并顯現(xiàn)在平、立焊位置,長(zhǎng)度不一,最長(zhǎng)可達(dá)到 100mm 左右；未熔合是由以下幾方面緣由造成的：（1）焊接速度慢；如圖1（b ）所示,由于焊接速度慢,電弧不能在上一層焊縫上燃燒,而是在熔池內(nèi)的鐵水上燃燒,焊絲熔化的鐵水向前流淌,鋪在上層焊縫上,這就造成 了層間未熔合；（2）焊槍角度不正確；如圖2 中（ b ）所示,焊槍所處的角度是不正確的；在此狀態(tài)下焊接, &第. 卷第 . 期熔池中鐵水在電弧吹力作用下向前流淌,鋪蓋在電弧的前方,致使電弧不能在上一層焊縫上燃燒,造成層間未熔,并且隨著角度的增大,鐵水流淌更加 嚴(yán)肅,焊縫無(wú)法成型；（3）焊接跟蹤不精確；在焊接過(guò)程中,由于焊工觀看位置、角度的變

6、化,在電弧擺 動(dòng)中心和坡口焊縫中心不重合時(shí),就會(huì)使電弧只能在坡口的一側(cè)燃燒到位,在另一側(cè)燃燒 不到位,鐵水只積存在不到位的一側(cè),這樣就產(chǎn)生了單側(cè)未熔合,如圖 3 所示；（4）焊槍在端部的停留時(shí)間短；焊縫是由焊槍在坡口內(nèi)邊搖擺、邊移動(dòng)施焊完成的；由于焊槍在端部的停留時(shí)間不足,電弧尚未將根部完全熔透就搖擺移向另一端,這樣就在 此處產(chǎn)生單側(cè)未熔合；依據(jù)以上 4 種緣由,接受以下措施,成功地防止了未熔合的產(chǎn)生；（1）適當(dāng)加快焊接速度,使焊接電弧在正常焊接狀態(tài)的位置上燃燒（如圖 1（b ）所 示）；（2）必需將焊槍調(diào)至圖2（a ）所示正確的焊接角度,焊槍與管道的法線形成0-10度角；（3）應(yīng)保持相對(duì)固定

7、的觀看位置和角度進(jìn)行焊接跟蹤；（4）適當(dāng)增加焊槍在兩端的停留時(shí)間；是自動(dòng)焊在現(xiàn)場(chǎng)顯現(xiàn)的主要焊接缺陷之一,是焊縫金屬凝固過(guò)程中由于侵入氣體而形 成的氣囊或空穴；因其釀成了結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性,就會(huì)減弱焊縫金屬的機(jī)械強(qiáng)度,降低結(jié)構(gòu) 的氣密性、水密性等；氣孔多顯現(xiàn)在平、立位置的焊縫接頭處,從 射線相片上反映出以密集氣孔偏多；經(jīng)檢查分析,發(fā)覺(jué)形成氣孔有以下3 方面的緣由：（ 1）防風(fēng)棚漏風(fēng)；氣體愛(ài)惜焊的最大缺點(diǎn)是抗風(fēng)才能差,所以工程上所使用的管道自動(dòng)焊設(shè)備均是在防風(fēng)棚內(nèi) 作業(yè)的,雖有“ 全天候” 之稱,然而,當(dāng)風(fēng)速高、棚底所在的地面不平常,就會(huì)在防風(fēng)棚的兩側(cè)包裹管道的帆布簾處及底部漏風(fēng)；風(fēng)吹到焊槍就會(huì)吹散保

8、 護(hù)氣體,電弧和熔池失去了愛(ài)惜,導(dǎo)致在焊縫中產(chǎn)憤慨孔；（2）愛(ài)惜氣體流量過(guò)??；管道自動(dòng)焊所用的愛(ài)惜氣體為富氬混合氣體（8%Ar+20%CO2）,流量為20L/min ,可獲得正確的愛(ài)惜成效、焊縫成型和質(zhì)量；然而在焊接過(guò)程中,把握電纜中的氣管受到踩踏、碾壓或折成死彎時(shí),造成氣管堵塞或破舊漏氣,這樣在電弧熔池處沒(méi)有愛(ài)惜氣體或氣體流量過(guò)?。ㄐ∮?到很好的愛(ài)惜,就會(huì)產(chǎn)憤慨孔；15L/min ）,電弧熔池不能得（3）焊前檢氣時(shí)間不足；在焊接起弧之前,焊槍頭部及鄰近的氣管內(nèi)已不是所需的 愛(ài)惜氣體,而是空氣,必需將此處的空氣經(jīng)檢氣完全排出后,方可起弧焊接；停焊時(shí)間越 長(zhǎng),空氣在氣管內(nèi)占有量就越多,所需的檢氣

9、時(shí)間就越長(zhǎng)；為此實(shí)行了以下 5 個(gè)方面的防治措施：（1）防風(fēng)棚兩側(cè)的帆布簾包裹管道后,再用繩索加以捆綁；（2）棚底四周加上帆布簾,并用沙土壓牢；（3）把把握電纜小曲率地盤掛在防風(fēng)棚側(cè)壁上；（4）經(jīng)常查看流量計(jì),確定氣體流量是否達(dá)到要求；在氣管破舊處用膠布纏堵,對(duì) 破舊嚴(yán)肅的氣管,進(jìn)行整管更換；（5）每次焊接起弧之前,檢氣時(shí)間不得小于 了氣孔的產(chǎn)生,提高了一次合格率； 1.5 焊縫余高5s ；通過(guò)這些措施的實(shí)施,有效地抑制超標(biāo)是指焊縫表面上的金屬超過(guò)了規(guī)定的需要量,余精深標(biāo)不僅造成經(jīng)濟(jì)上的鋪張、外形不美觀,而且仍是一個(gè)應(yīng)力增值源；主要影響焊縫的疲乏壽命,隨著余高高度的增加,焊縫的疲乏強(qiáng)度會(huì)急劇下

10、降；在施工中,平、立焊位置的焊縫余高符合標(biāo)準(zhǔn)要求；由于仰焊位置的特殊性（熔滴受 電弧吹力和重力兩個(gè)相反方向力的作用,只有電弧吹力大于重力時(shí),才能過(guò)渡到熔池內(nèi)）,導(dǎo)致熔滴過(guò)渡較慢,電弧燃燒時(shí)間長(zhǎng),熔池的熱輸入大,增強(qiáng)了鐵水的流淌性,使鐵水由 兩側(cè)向中間積存下墜,因此在焊縫的中心形成一個(gè)脊梁背,特殊是在 7 點(diǎn)鐘的部位,這種 情形會(huì)更加嚴(yán)肅,其高度大部分在 3.0-3.5mm ,個(gè)別地方甚至達(dá)到了 4.0mm ；雖進(jìn)行了 打磨,但與平、立焊位置焊縫比較,外觀相當(dāng)差,并耗費(fèi)人力和物力；通過(guò)以上詳細(xì)分析,制定了以下幾個(gè)方面的防治措施,使焊縫余高達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)要求；（1）在最終一遍填充后,給蓋面留,1.5m

11、m 的量（如圖4 所示）；（2）把握蓋面焊電流為,160-170A ,電壓 18.8V ；（3）擺幅、擺速和停留時(shí)間均增加 10-20%（4）電感量在原先的基礎(chǔ)上降低 10%；（5）焊絲干伸長(zhǎng)把握在 7-10mm 范疇內(nèi)；（6）保持正確的觀看角度；屬焊縫成形缺陷之一,是由母材金屬損耗引起的、沿焊縫焊趾產(chǎn)生的溝槽或凹縫,是 電弧沖刷或熔化了近縫區(qū)母材金屬后,又未能填充的結(jié)果；咬邊嚴(yán)肅影響焊接接頭質(zhì)量及 外觀成型,使得該焊縫處的截面減小,簡(jiǎn)潔形成尖角,造成應(yīng)力集中,該處斷裂的可能性 最大；由于仰焊位置的特殊性（在電弧吹力克服熔滴重力之后,熔滴方可向熔池過(guò)渡）,因此在蓋面的仰焊部位極易造成咬邊；從仰

12、焊位可直接觀看到在焊縫兩側(cè)顯現(xiàn)斷續(xù)、由淺 1.0mm ,集中在 5-7 點(diǎn)鐘區(qū)間,大約 300mm 至深的咬邊,深度 0.2-0.7mm ,而局部點(diǎn)接近 長(zhǎng)的范疇內(nèi),屬于典型的寬型咬邊；造成這類咬邊的緣由有以下幾種：（1）焊接電流；焊接電流對(duì)咬邊影響最大,大電流時(shí),雖電弧吹力大,熔深大,焊絲熔敷率高,但同時(shí)熱 輸入大,熔池內(nèi)鐵水溫度高、流淌性好,向焊縫中心流淌；當(dāng)電弧移走之后,致使熔池內(nèi) 無(wú)鐵水或鐵水少,此時(shí)電弧在母材上（即坡口邊緣處）燒出一個(gè)弧坑,形成咬邊；（2）回路中電感；短路過(guò)渡要求焊接回路中有合適的電感量,用以調(diào)劑短路過(guò)渡電流的增長(zhǎng)速度（di/dt）,把握焊接過(guò)程中的飛濺量及電弧燃燒時(shí)

13、間；通常細(xì)絲氣愛(ài)惜焊,焊絲熔化速度快,熔滴過(guò)渡周期短,需要較大的短路過(guò)渡電流的增長(zhǎng)速度；在仰焊時(shí),較 大的電感使得熔滴過(guò)渡頻率低,燃弧時(shí)間長(zhǎng),電弧移動(dòng)至坡口兩側(cè)時(shí),熔池內(nèi)的鐵水就向 焊縫中心流淌而形成咬邊；（3）操作參數(shù)（擺幅、兩端停留時(shí)間及偏移）； a 擺幅；假如擺幅小,電弧就燒不到坡口的棱沿上,只在坡口面上燒一個(gè)弧坑,從而 導(dǎo)致咬邊（如圖 5 所示）； b 兩端停留時(shí)間；假如在最終一遍填充完成之后,給蓋面留有 較大的余量時(shí),就應(yīng)保證電弧在坡口兩端有足夠的停留時(shí)間,否就,焊絲熔化的量不足以 填滿熔池,這樣就會(huì)在焊縫外兩側(cè)形成咬邊； c 偏移；偏移是用以焊接跟蹤的,假如觀看的角度不對(duì),就會(huì)產(chǎn)生

14、視覺(jué)誤差,而做出 錯(cuò)誤的判定和調(diào)整,使電弧在一邊能夠燒到位,而在另一邊就燒不到位,在電弧燒不到位 的一側(cè)就會(huì)產(chǎn)生咬邊；咬邊的防治措施與余精深標(biāo)的防治措施一樣；迸絲是在焊接狀態(tài)下,焊絲接觸到母材之后,焊絲干伸長(zhǎng)部分發(fā)生的爆斷現(xiàn)象；迸絲 使電弧無(wú)法形成,不能實(shí)施正常的焊接工作；它是由電弧電壓低造成的；從公式：U 空載=U電弧 +U線損可以看出,在焊接電流的回路中,應(yīng)盡可能減小 空載,保持電弧穩(wěn)固,從而可以防止迸絲；U 線損,使 U 電弧接近 U 在整個(gè)焊接回路中,從焊接電源引出的焊接電纜（截面 50 平方毫米,長(zhǎng) 8m ）、地線電纜（截面 50 平方毫米,長(zhǎng) 5m ）并不長(zhǎng),線上的電壓缺失很小,不

15、足以造成迸絲；經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的檢查分析,發(fā)覺(jué)問(wèn)題出在地線上,有以下幾方面的緣由：（1）在整個(gè)地線電纜上有4 個(gè)接頭,接頭形式均為螺栓、螺母聯(lián)結(jié),導(dǎo)電面積小,電壓缺失大；在長(zhǎng)時(shí)間、大電流的焊接過(guò)程中,接頭處嚴(yán)肅發(fā)熱,達(dá)到燙手的程度,估量溫度在 50 以上；（2）地線板與母材的接觸形式如圖 6 所示；從圖（ 6）a 可見(jiàn),在填充第 1、2 層時(shí),地線板在管道坡口內(nèi)的接觸點(diǎn)較多,導(dǎo)電性能較好,分壓小,很少顯現(xiàn)迸絲；從圖 6（b ）可見(jiàn),在第 3 層填充和蓋面焊接時(shí),地線板在焊縫上接觸點(diǎn)較少,導(dǎo)電性能差、分壓大,所以頻繁顯現(xiàn)迸絲；（3）地線板與母材接觸不緊密,在接觸點(diǎn)處有過(guò)熱燒紅現(xiàn)象,致使 U 線損增大, U 電弧減小而產(chǎn)生迸絲；針對(duì)以上緣由,實(shí)行了以下措施：（1）將地