油田建設(shè)企業(yè)焊接技術(shù)研究與分析

李榮成

高壓緩沖器的焊接技術(shù)

高壓緩沖器一般由兩個沖壓半球和數(shù)根絲頭接管組裝焊接而成，直徑600mm，壁厚42mm，材質(zhì)為16MnR，設(shè)計壓力34.3Mpa，設(shè)計溫度150℃，工作介質(zhì)為H2、N2，是Ⅲ類壓力容器，焊接質(zhì)量要求嚴(yán)格，其中A、B類接頭100%RT檢驗，按JB4730－94《壓力容器無損檢測》執(zhí)行，Ⅱ級合格，C、D類焊接接頭進(jìn)行MT或PT檢測Ⅰ級合格，容器按GB150－1998《鋼制壓力容器》制造檢驗與驗收。

一、焊接特性。

在制訂焊接工藝前，對16MnR的焊接特性和緩沖器的焊接特點進(jìn)行詳細(xì)的理論分析和研究。根據(jù)IIW推薦的碳當(dāng)量計算法，16MnR的CE值較小（0.29%），其材質(zhì)的可焊性較好。但是，由于16MnR含有少量合金元素，其淬硬傾向較低碳鋼要大。在焊接16MnR時，一般情況下，不會產(chǎn)生裂紋。但是，在低溫環(huán)境、或在大剛性和鋼板厚度較大（＞25mm）時焊接，因冷卻速度過快而出現(xiàn)馬氏體組織，增大了冷裂傾向，產(chǎn)生熱裂紋。當(dāng)HAZ達(dá)到1100℃時，粗晶區(qū)將因晶粒長大或出現(xiàn)魏氏體組織而產(chǎn)生脆化，因此，焊接工藝參數(shù)要適中。

二、緩沖器的焊接特點。

緩沖器的結(jié)構(gòu)為球體，直徑小（D＝600mm）、壁厚大（δ＝42mm），焊縫形式為對接和對接＋角接，坡口深而窄，焊接工作量大，如果整體組裝后焊接，焊接過程中，容易產(chǎn)生夾渣（或未熔合）、氣孔和裂紋等缺陷，一旦造成焊縫返修，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。對擬定的焊接工藝，經(jīng)模擬焊接和工藝評定合格后，根據(jù)容器組裝后的實際情況，稍加修改并應(yīng)用于焊接生產(chǎn)中。

管道焊接

一、管道建設(shè)特點對焊接設(shè)備應(yīng)用的影響。管道建設(shè)屬于典型的野外施工作業(yè)，其作業(yè)點沿著管道的走向不斷遷移，焊接工作的難度可想而知，而采用流水作業(yè)或單兵作業(yè)的方式，更為這種模式的推進(jìn)帶來了困難。因此，焊接設(shè)備也需要隨著作業(yè)地點的改變而來回移動，這就對焊接設(shè)備的質(zhì)量、體積、抗震等方面有所要求。

第一，在不同地形地貌、不同氣候條件，不同管徑、不同壁厚和不同旗工技術(shù)能力等條件下，對管道施工要采取的焊接工藝選擇是不一樣的。現(xiàn)場應(yīng)用的焊接設(shè)備應(yīng)能夠適應(yīng)上述一種或多種焊接工藝。

第二，所要焊接的鋼管是水平固定的，管道焊接施工都是全位置的焊接操作。這對焊接設(shè)備、焊接材料和焊工操作水平都提出了較高的要求，需要焊接人員以更高的水平和更精細(xì)的焊接耐心。為提高建設(shè)速度，需要盡量縮短管口組對和根部焊接的時間。即在前一道焊口完成根部焊接進(jìn)行熱焊的同時，進(jìn)行下一道焊口的管口組對，這樣做可以提高效率，但是管子不能穩(wěn)定地固定，會產(chǎn)生一定的附加應(yīng)力。

二、焊接工藝的確定。

第一，打底焊工藝。使用纖維素焊條手工焊纖維素下向焊焊條的藥皮中含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω為30％～50％的有機(jī)物、纖維素，具有極強的造氣功能，焊接時在電弧熱的作用下可以分解出大量的CO和CO2氣體，在保護(hù)電弧和熔池金屬的同時，顯著增加了電弧吹力，保證了熔滴在全位置焊接時向熔池的穩(wěn)定過渡，還可阻止鐵水和液態(tài)熔渣的下淌，同時還有較大的熔透能力和優(yōu)異的填充間隙性能，對管子的對口間隙要求不很嚴(yán)格，焊縫背面成形好，氣孔敏感性小，容易獲得高質(zhì)量的焊縫，因此特別適合打底焊。

第二，填充、蓋面焊工藝。使用鐵粉低氫型焊條手工焊，使用鐵粉低氫型向下焊條進(jìn)行填充、蓋面焊無論在國內(nèi)和國外都有許多成功的范例，其靈活簡便、適應(yīng)性強的優(yōu)點在我國勞動力資源相對豐富的條件下，更得到了充分的發(fā)揮。特別是近年來焊條工藝性能的改進(jìn)，其熔敷效率、力學(xué)性能指標(biāo)等均能滿足當(dāng)今管道建設(shè)的需要，在焊接自動化率要求不高的場合是十分適用的。

焊接操作技術(shù)要領(lǐng)

一、接管的焊接。施焊前要對坡口進(jìn)行預(yù)熱，當(dāng)溫度達(dá)到（100－150）℃時，才能開始焊接。GTAW打底時，電弧應(yīng)對準(zhǔn)接管一側(cè)稍加穩(wěn)弧，適當(dāng)添加焊絲，防止產(chǎn)生裂紋。

二、環(huán)縫的焊接。接管焊接完畢，并檢驗合格后，在兩個半球上，按與環(huán)縫截面相垂直的軸線上分別焊接一根2寸的管子，架空一定高度，使整條環(huán)縫都能處于轉(zhuǎn)動焊位置，再按焊序進(jìn)行焊接。因GTAW焊層薄，為防止燒穿，用φ3.2mm焊條焊第2層，電流不要太大，層間溫度不能低于預(yù)熱溫度。第3、4層焊道寬度適中，在坡口兩側(cè)稍做穩(wěn)弧，注意焊條角度，選擇合適的焊接參數(shù)。第5－10層，采用一層兩道的排焊方法。

三、焊接合龍的要求。合攏不能使用管端坡口整形機(jī)來加工坡口，還要對鋼管進(jìn)行切斷并在切斷鋼管的同時加工出坡口。大直徑鋼管火焰自動切割機(jī)保留了火焰切割使用方便的特點，舍棄了磁性行走輪而用帶形軌道，同時該機(jī)還具有自動補償管徑誤差和橢圓誤差的特點，已在西氣東輸工程中被使用，取得了良好的效果，具有實用推廣價值。

（作者單位：中國石油遼河石油勘探局油田建設(shè)工程一公司建筑工程公司）