燃氣長輸管道施工中的半自動向下立焊工藝研究

李峻峰 孫克秀 王 浩 溫生福

（甘肅一安建設科技集團有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

當前我國燃氣運輸主要采用管道運輸的方式，通過管道運輸燃氣有效地改善了供氣問題，焊接技術燃氣長輸管道使用的過程中十分重要，為了大大提高焊接的技術水平，必須展開對專業焊接技術的討論。常用的焊接方式有：半自動向下立焊工藝、半自動保護焊工藝，下文展開詳細論述。

1 工程概況

以慶陽天然氣長輸管道為研究對象，該燃氣長輸管道，管線的總長度為41.5km，管道直徑508mm×8mm～10mm，壓力是4.0MPa。將燃氣長輸管道的設計形成直形的管網，本文中此燃氣長輸管道施工工程采用的是半自動向下立焊工藝，有效克制了供氣緊張的難題，使沿線管線的各個企業及居民得到健康發展，目前燃氣長輸管道中最常見的焊接工藝就是半自動向下立焊工藝，半自動向下立焊工藝不僅效率高而且節能環保，而且在燃氣長輸管道施工中采用了纖維素焊條進行焊接，可以達到美觀的效果。但在焊接的過程中會產生氣孔和夾渣的問題，影響了焊接的質量，本文對半自動向下立焊工藝進行研究。

2 燃氣長輸管道的施工前的準備

2.1 工藝準備工作

向下立焊在選用工藝上，采取纖維素焊條，里面的成分含有大概40%左右的纖維素，通風功能比較強大，在焊接的過程中，因電弧熱源的產生的影響，能夠解析很多的氣體，在保證電弧熔池的情況下，明顯提升電弧的吹力。這樣可以起到熔滴到熔池的過渡作用，而且能夠防止鐵液與液體熔池的下落，比較適合打底焊。填充與蓋面可以自保，所以，在焊接的過程中，不用過于對氣體進行保護。另外，在焊接時，藥芯里面的成分能夠釋放一些氣體，能夠形成保護膜把空氣隔離。還有坡口的選擇方式能夠直接影響焊縫的成形美觀，坡口的角度直接影響到電弧能不能夠進入到焊縫根部位置，能不能把根部焊穿。其定位焊接的采用，在焊接前必須清理掉坡口位置的污物處理干凈，并將其磨平。最后在調整焊條與焊槍的角度，這對向下立焊是非常重要的。

2.2 焊接前準備施工前準備

在保證各個材料質量的前提下，以保證工程正常運行為目的，根據我國現行的標準，施工人員通過對各個材料要進行全面檢查，實現各個設備安全不受影響。技術人員要通過拉伸或者彎曲試驗來對材料進行評估。

焊前預熱，為了考慮母材的強度與整個的組織性能變化規律、整個管道的直徑與壁厚、以及材料中的含氫量，焊前預熱要使整個管道焊接施工控制在余熱溫度范圍內，其目的是使天然氣管道底部不會出現冷裂紋的問題，總體講述，層間的溫度不宜過高，也不宜過低，應當保持在預熱的溫度，防止根部出現冷裂紋的情況。在焊接時，預熱的溫度控制在規定范圍內，達到預熱的溫度后應立即進行焊接工作。預熱之后關口位置如果出現了污染情況，那么要清理掉污染后需要重新啟動預熱流程，并且焊接溫度控制在100～150o范圍內。

2.3 燃氣長輸管道施工中的半自動向下立焊工藝

2.3.1 燃氣長輸管道選材

根據我國現行的有關規定和標準，以燃氣長輸管道施工為例，在選材時，我們采用規格為508mm×8mm～10mm的雙面螺旋埋弧焊管進行設計和施工。

在此次工程中，以達到燃氣管道的焊接質量為目的，我們選用國內某公司生產的焊條打底為基礎，采用了國產焊條填充罩面的工藝，實現了管道焊接質量的提升，使其性能隨之提升。以此提高了經濟效益，保障了管道使用價值的發揮。

本工程在燃氣管道施工時，我們采用的設備是將國外與國內生產的焊機結合使用。為了保證焊接的質量，在焊接時，技術人員采用焊接技術是逆變技術，因為這一技術不僅噪音低，而且對周邊的環境影響小，并且還能保障了節能環保的效果。此外在焊接工作過程中，防止產生過多飛屑造成的環境影響，對焊接的設備要求是具備較強的抗干擾能力[1]。

針對本燃氣長輸管道施工工程，采用纖維素焊條向下立焊工藝，分為打底焊、熱焊、填充焊與蓋面焊。每層焊縫由2名焊工對稱施焊，焊接工藝參數如表1所示。

表1 焊接工藝參數表

2.3.2 半自動向下立焊工藝

（1）打底焊

在保證整個管接頭焊接質量的過程里，打底焊是至關重要的。在操作的過程中，焊工在焊接時在保證勻速運條速度的情況下，務必對運條角度與運條方法要準確無誤的掌握。焊接施工過程，首先由一名焊工采取了短弧焊線作直線的運條方法從管接頭的12點往前10mm位置引弧，速度不僅要快，還要均勻平穩，并且動作幅度不能大。這樣能聽見噗噗聲音，還能看到熔孔的大小。所以就需要準確的將鐵水送到坡口根部。以便于從觀察中推斷出熔池的溫度。為了方便再次引弧，熄弧時，要立馬用角磨機將收弧處打磨成不到13mm的緩坡，并且要在熔池下方重新做一個更大的熔孔[2]。當在根焊焊接達到50%以上，就可以將對外口器撤掉，然后在根本焊接全部完成后再撤掉對口支座或者吊架；

（2）熱焊

以保證焊縫維持高溫的目的，需將熱焊和根焊的時間間隔要控制在5min以內。這樣可以防止裂紋產生，提高焊縫力學性能。為了避免根部的焊縫被燒穿，熱焊的速度不僅要快，而且運條角度不宜過大；

（3）填充焊

當焊接第二遍的時候就稱為填充焊，跟熱焊是一樣的，焊前應用角磨機對上一層焊縫進行打磨使坡口表面位置應保持干凈，具體實際操作時，應依據填充的高度不一樣，稍微增大焊接的電流，對橫向或者月牙稍作擺動。此外，合理掌握焊條角度的主要目的也可以防止產生缺陷；

（4）蓋面

蓋面時，焊接要采取電流小，擺幅窄、快速焊接的操作方式，其電流電弧電壓不高于填充時的電流電壓。在蓋面焊的過程中，因電弧電壓較大，焊槍角度不合適，鐵液藥皮的下落，藥皮沒有及時益處造成的原因造成的，使立焊位置容易產生氣孔。為了使焊縫的成形美觀，所以達到焊縫余高比管平面1～2mm高就可以。

2.4 燃氣長輸管道施工中的半自動向下立焊工藝

向下立焊是依照由上至下的次序，從管道頂部引弧進行焊接。有3個特征。一是焊接速度快，在焊接時，采用焊條鐵液的濃度比較低，相對于比向上立焊的效率提升更多；二是質量好，簡單而言，因為纖維素焊條的位置在根部焊接，所以在成形上非常美觀飽滿，并且電弧的吹力很大，穿透勻稱，焊接后的抗能力效果極強；三是減省焊接耗材，經過實踐證明，焊條的消耗量可以降低20%～30%。

半自動保護焊想要保護焊接區與電弧，那么要在焊絲里加點穩弧劑，這樣會使藥粉點燃與分解后出現氣體，有4個特征。一是焊接質量高，半自動焊接在降低焊接縫中的含氧量的效果很好。但是半自動焊的操作方法熱輸較高，相對來說冷卻速度的效果不是很理想。這樣效果很好，可以有效防止氫的流出和減少冷裂紋出現；二是高效率。一般來說，選擇采取藥芯焊可以達成持續焊接，這樣不僅縮減手工焊接的問題還可以提高焊接速度。最后焊接完成后，在焊渣比較薄的基礎上，實現脫渣比較容易，從而減少脫渣環節消耗的時間；三是消耗成本低，在設備選擇上要具有普遍運用性才可以達到半自動焊的效果。對手弧焊接和別的焊接操作方式效果也很不錯。在使用整個藥芯焊的過程中，效率非常大，坡口的位置相比就會越小，這樣不僅縮短填充金屬的耗費，提高了焊接速度，而且降低從未有過的成本；四是整體成形美觀，半自動焊適應能力強，在整體進行工藝焊接時，不用過多的保護，在焊接時憑著自身焊接產生的反應，就可以達到脫氧的效果，不僅提高了焊接處的抗風能力，而且，對于野外施工的需求也很輕松。

2.5 半自動向下立焊焊接存在的缺陷及預防措施

2.5.1 氣孔

在焊接的過程中，時常會呈現出氣孔的現象，這樣會導致焊接質量效果不好。產生氣孔的原因是在蓋面焊接時，如果熔池的溫度太高，在焊接的過程中就會吸入許多的空氣。與此同時，暴動擺幅如果比較大的話，就會造成對熔池的保護力度不夠，所以為了避免此類情況發生，在蓋面焊接的過程中，我們選擇采用短弧焊接地展開工作，焊接的電流強度稍微低點，不高于中間層。同時在焊接的過程中要注意提升焊接的速度，目的是以防止產生氣孔[3]。而云跳速度的減慢，可以使熔池里產生的氣體完全的向外流出去。在焊接的過程中，要及時處理坡口的位置，特別要注意禁止出現油污或者油漆，不可以讓熔池超前。對于焊材的儲存方式也是很重要的，不可以長期的裸露出來，焊材要經常保持烘干的狀態，如果，在后面焊接的過程中，由于焊材儲存不夠或者潮濕，則會導致后續使用不能正常進行，所以，處理焊材不僅要烘干，而且還要有足夠的儲存量，為了便于后面的使用。為了防止氣體進入到熔池的機率，在天氣比較惡略的環境下，更要加強對焊材的保護，保證焊材處于烘干的狀態，以便于使用。

2.5.2 夾渣

在焊接時，為確保焊道保持干凈，需要安排專業人員去處理焊渣與打磨，并且規范使用焊接流程。另外，在焊接時，應依據現場實際情況，對于焊條的選擇要合理，立即磨平接頭點，使其形成U形槽，防止呈現W形槽[4]。

3 結語

在進行燃氣長輸管道焊接時，就會有很多問題產生，為了能夠有最好的燃氣管道敷設服務，所以就應該具有良好的焊接工藝，選擇適合的焊接設備，按照流程進行施工，才能夠將管道原有的狀態改變。另外，采用向下立焊的施工工藝的操作方式可以提升工程的進程。也可以很好的保護工程質量，且操作比較容易。因此，向下立焊工藝已經被廣泛應用到燃氣管道，這種工藝不僅可以提升效率，還可以保證質量。所以要達到符合管道施工的需求，既要讓焊縫成形的美觀展現出來，還要具有較強的抗風能力。而且對坡口位置有嚴格要求，所以在焊接電弧的長度、焊條角度以及焊接的速度上要合理地選擇與使用。這才是可以提高向下立焊質量的重要之處。還有焊接前的預熱溫度要控制在100～120o范圍內，這樣可以有效地防止焊條粘連。