一種長(zhǎng)輸管線用ST T 根焊+全位置氣保護(hù)自動(dòng)焊焊接工藝開(kāi)發(fā)

馬文軍 李 琳 趙凱立 趙 剛 張德杰 汪小華

1.陜西西宇無(wú)損檢測(cè)有限公司 陜西楊凌 712100；2.陜西化建工程有限責(zé)任公司 陜西楊凌 712100

目前省市級(jí)長(zhǎng)輸管線支線焊接工程中，管道規(guī)格均小于DN800mm，主要集中在325mm 規(guī)格。其焊接工藝主要為主線路焊接采用纖維素焊條打底+ 氣保護(hù)半自動(dòng)下向焊填蓋，返修和連頭采用氬電聯(lián)焊焊接工藝，焊接效率慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大，對(duì)焊工的技能水平要求高，依賴程度大。為此，基于STT 打底焊接設(shè)備和單焊炬A305 管道全位置自動(dòng)焊焊接系統(tǒng)，開(kāi)展了STT 根焊+ 全位置氣保護(hù)自動(dòng)焊填充蓋面的焊接工藝開(kāi)發(fā)。

1 焊接材料及設(shè)備

1.1 母材

母材選用L360M/ X52M，規(guī)格為φ508mm ×12.5mm，其屈服強(qiáng)度≥480MPa、抗拉強(qiáng)度≥576 MPa、延伸率≥42%。主要化學(xué)成分見(jiàn)表1。

表1 母材化學(xué)成分 %

1.2 焊接工藝

焊接方法：STT 根焊打底，自動(dòng)氣保護(hù)焊填充蓋面。

焊接位置：5G，水平固定。

坡口形式：見(jiàn)圖1。

圖1 坡口形式

焊接材料：見(jiàn)表2。

表2 焊接材料

焊接設(shè)備：本次STT 根焊采用的焊接電源為熊谷PCW- 300 電源，并匹配XG- 95 送絲機(jī)；填充蓋面采用的焊接設(shè)備為成都熊谷加世電器有限公司研發(fā)的單焊炬A- 305 管道全位置自動(dòng)焊接系統(tǒng)。

2 焊接工藝開(kāi)發(fā)

前期通過(guò)多次焊接工藝性試驗(yàn)，確定了最優(yōu)的焊接工藝參數(shù)，如表3 所示。

表3 焊接工藝參數(shù)

焊接接頭外觀成型如圖2 所示，從圖中可以看出,焊縫外觀成型良好，焊縫均勻有光澤。焊接接頭按照NB/ T47013- 2015 要求進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均為一級(jí)片合格。

圖2 焊接接頭外觀成型

無(wú)損檢測(cè)合格后，依據(jù)GB/ T31032- 2014《鋼制管道焊接及驗(yàn)收》標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)焊接接頭進(jìn)行了拉伸、彎曲、沖擊、刻槽試驗(yàn)，結(jié)果如表4 所示。由表可見(jiàn)，各項(xiàng)力學(xué)性能均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

表4 L360M 焊接試驗(yàn)接頭力學(xué)性能

通過(guò)以上試驗(yàn)得出STT 根焊+ 全位置氣保護(hù)自動(dòng)焊填充蓋面的焊接工藝工藝性優(yōu)良，力學(xué)性能達(dá)標(biāo)，評(píng)定結(jié)果為合格。

3 結(jié)論

（1）STT 根焊打底飛濺小，煙塵少，焊縫成形美觀，焊工作業(yè)強(qiáng)度小。與纖維素焊條根焊相比，STT 根焊基本上不產(chǎn)生熔渣和飛濺，焊接時(shí)層間清理更容易，不僅提高了工效，而且節(jié)省了清理費(fèi)用。

（2）針對(duì)Ф508mm×12.5mm 的管徑，STT 根焊打底中間僅需要在3 點(diǎn)鐘位置間斷一次。而手工焊打底，焊完整道口需要大約13～15 根焊條，中間換焊條最少用時(shí)3～5s，修磨接頭用時(shí)4～6s 甚至更長(zhǎng)。因此，STT 根焊所需時(shí)間成本與SMAW 相比至少節(jié)約40%～60%。

（3）STT 根焊厚度可達(dá)3.5～4.5mm，而纖維素焊條根焊后經(jīng)過(guò)層間焊道清理打磨后一般只有1.5～2.5mm，因此STT 根焊焊接效率高于纖維素焊條根焊。

（4） 相較半自動(dòng)下向焊填充蓋面，采用單焊炬A- 305 管道全位置自動(dòng)焊接系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)焊接電壓、焊接電流、行走速度、送絲速度和保護(hù)氣體的精密控制，而且焊接效率高。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，一臺(tái)自動(dòng)焊機(jī)的工作效率是一個(gè)焊工工作效率的2～3 倍，且焊接質(zhì)量較高，合格率達(dá)98%以上。

（5） 建議將該工藝應(yīng)用到工藝管道的焊接中，用STT 根焊代替手工氬弧焊打底，從而提高打底效率。