根焊排焊返修工藝的探索

高聰　王志強　高鋒　高磊

摘 要：本文根據現場施工中出現的焊道根焊部位返修合格率較低的現狀，將工程處現有的返修工藝進行了優化改進，提出根焊排焊返修方法，這對以后油氣田產建施工中遇到的寬間隙返修焊口，提供了一種更有質量保證的返修焊接方法。

關鍵詞： 根焊；返修；排焊

前言

焊接是油氣田集輸管線、站場建設中的主要工序。根據這幾年對油氣田產建中根焊位置返修焊口的統計，一般情況下，會有2%-8%的返修焊口。其中根部未熔合、夾渣等缺陷的出現概率占到了所有返修焊口的70%左右，而這此類缺陷返修過程中，返修人員打磨時稍有操作不當，就會將缺陷位置間隙磨大，基本都在5mm至10mm左右。如采用單道根焊返修一次合格率僅有55%左右。鑒于以上油氣田產建中存在的現狀，提出了根焊排焊返修工藝，降低了對返修操作人員技術水平的要求，提高了返修焊口的合格概率，有效的保證了油氣田產建建設工期，同時相對降低了施工成本[1]。

1.根焊排焊返修焊接工藝簡介

根焊排焊返修焊接工藝，主要是針對穿越處連頭、試壓、彎頭、變壁厚及動火連頭等難點段返修焊口提出的，這些連頭死口的共同特點是組焊時對口間隙較大，一旦根焊位置出現缺陷，常規返修方法返修，操作困難且返修質量難以保證。根焊排焊返修焊接工藝是指根焊采用排焊的方法完成封底的一種焊接方法，既能徹底的清除焊接缺陷，又能高返修合格率，保證焊口返修質量。

2.返修焊前準備及打磨

根據返修焊口的缺陷類型及大小，除正常的焊縫中心切開向兩側擴開的打磨方式外，還有一種打磨方式有較高的實用性，尤其使用在寬間隙的返修中。這種打磨方式是將焊縫熱焊至蓋面全部打磨清楚至母材坡口處，保留根焊焊道，然后從根焊焊縫的兩側開始打磨，保留根焊焊縫中心，打磨位置在原根焊與母材兩側熔合線處，將兩側打磨干凈并清除內側鐵屑，開始焊接根焊第一、二道，然后將原根焊焊縫中心打磨掉，并清理至根焊第一、二道邊緣處，待清除干凈后，開始焊接第三道根焊，直至完成整道返修根焊的焊接。這樣打磨的優點在于能夠徹底的清除根焊兩側熔合線處的缺陷，而且完全不用擔心打開后出現應力裂紋，最重要的一點是操作簡單，一般返修焊工均可進行操作。

3.焊接工藝參數的確定

根焊排焊返修采用LINCOLN E6010 5+P Φ3.2mm焊條，根焊運條方式采用直拉式或微擺，填充蓋面焊條采用大西洋CHE507 Φ3.2mm焊條。適用于返修焊口打磨間隙5mm-10mm的寬間隙返修。為了能夠得到最好的返修焊接效果，對焊接參數進行了多次試驗調整，主要通過對焊接電流、焊接電壓及焊接速度等重要因素進行調整，并對調整后的焊接效果進行逐一驗證。

3.1焊接電流的參數調整

對于管線焊接中的根焊而言，焊接電流是否合適直接關系到焊口根焊的焊接質量，是焊接參數調試的重點。

首先，將根焊焊接電流采用正常返修焊接的電流范圍，電流控制在75-80A，焊接電壓保持原工藝要求的18-20V、焊接速度保持4mm/s不變。發現根焊內咬邊嚴重，熱影響區擴大，最終影響該焊縫的力學性能試驗中焊縫沖擊的試驗效果[2]。隨后，將根焊焊接電流調整至60-65A，焊接電壓保持不變，由于電流小，所以焊接速度略微提高了1mm/s左右。通過查看根焊內部成型發現，焊縫與母材熔合線處，還是存在斷續較為嚴重的咬邊現象。最后，將根焊焊接電流調整至50-55A范圍內，焊接電壓繼續保持在18-20V之間，焊接速度提高至6-8mm/s。通過查看根焊內部成型發現，此次根焊成型較為理想，焊縫與母材熔合線處，基本不存在咬邊現象。

3.2焊接電壓的參數調整

在此次試驗中，焊接電壓基本維持在原工藝的18-20V范圍內，因為如果將焊接電壓調大，焊接熔池淺且寬，不能有效的保證根焊厚度，容易造成氣孔缺陷；反之，如果將焊接電壓調小，則不能保證焊縫寬度，給排焊焊接增加了難度。

3.3焊接速度的參數調整

由于根焊排焊返修焊接工藝，焊條運條方式采用直拉或微擺，所以較單道根焊返修焊接工藝而言，焊接速度明顯提高，僅在進行第三道根焊的時候，焊接速度比第一、二道根焊焊接速度稍有減緩，經過對試驗中焊接速度的測試得知，根焊排焊返修焊接工藝中的根焊焊接速度約為6-8mm/s。運條方式簡單，所以返修焊工操作難度也隨之降低，同時提高了焊接速度。

3.4最終確定的焊接參數

經過多次試驗，最終將根焊排焊返修焊接的焊接參數定為焊接電流50-55A，焊接電壓18-20V，焊接速度由于采用直拉或微擺的運條方式，將焊接速度提高至6-8mm/s，這樣既能保證焊接無缺陷，又能保證焊接速度。其他焊接層位的焊接參數基本采用原工藝焊接參數使用范圍，并能夠很好的與根焊排焊相匹配。

4.根焊排焊返修工藝機械性能試驗結果

為了能夠將根焊排焊返修工藝有依據的盡快應用到實踐中，對根焊排焊返修工藝試件進行了力學性能試驗。試件準備：

試驗管件規格：Φ1016mm×15.9mm

試驗管件材質：L450MB（X65）

試驗管件焊材：根焊使用LINCOLN E6010 5+P Φ3.2mm焊條

填充蓋面使用大西洋CHE507 Φ3.2mm焊條

試驗焊接設備：LINCOLN DC400焊機

5.結果討論

通過試驗，返修后的抗拉強度為605Mpa，斷裂在母材位置；在-20℃下焊縫中心沖擊吸收能量為74.5J，熔合線為108.0J；彎曲試驗、刻槽錘斷試驗結果均未見明顯缺陷；硬度值最高210。結果表明，采用這種返修工藝下機械性能試驗結果均符合標準要求。且焊接工藝操作簡單，對操作人員技術要求較低；返修焊口缺陷可以清除徹底；消除管口應力集中，避免延遲裂紋的產生；返修一次焊接合格率高。

6.結束語

根焊排焊返修焊接工藝作為一種既能有效保證返修合格率，又能滿足力學性能試驗要求的焊接方法，將會為油氣田產建中的難點重點返修做出應有貢獻，有效保證各集輸管線及站場的安全運行。

參考文獻：

[1]張新，王民，王霞.提高高強鋼厚壁管根部焊接缺陷返修成功率的措施.石油工程建設[J].2011， 37（6）.

[2]張文鉞.焊接冶金學[M].機械工業出版社，1999，5，第一版.