L450M管线钢穿越段焊缝返修焊接工艺

2015-12-27姜欢欢王绍智乔虎

金属加工(热加工) 2015年6期

姜欢欢王绍智乔虎

1. 概述

济南-青岛输气管线工程全长402km，横跨山东省7个地级市，由干线和联络线组成。本工程干线穿越大中型河流共27条，长度为20 750.4m。在施工过程由于受地理环境、焊工操作水平和工艺参数设置不合理等因素的影响，焊接过程中易出现气孔、夹渣、未熔合等缺陷，故需对不合格焊缝进行返修。本文针对工程中L450M、 φ813mm×20mm 管线钢水平定位焊SMAW全壁厚返修进行了工艺试验，探索出了合理的返修工艺，可用于指导焊接施工。

2. 母材及焊接材料

（1）母材焊接性及力学性能 L450M管线钢为控轧控冷钢，主要用于输送石油天然气的管线，属于低合金高强度钢。其化学成分和力学性能如表1、表2所示。

采用IIW推荐使用的碳当量计算公式得到CE= 0.366%，冷裂纹敏感系数P = 0.16%，母材碳当量＜0.4%，冷裂纹敏感系数＜0.2%，说明钢材具有较好的焊接性和抗裂性能。

（2）焊接材料的确定根据L450M管线钢的化学成分及力学性能，返修工艺打底焊采用伯乐公司生产的BOEHLER FOX CEL E6010、 φ3.2mm焊条，填充、盖面焊采用低氢型焊条E5515—G ，φ3.2mm，熔敷金属的化学成分如表3所示。

坡口形式

表1 化学成分（质量分数）（%）

表2 力学性能

表3 熔敷金属化学成分（质量分数）（%）

3. 返修工艺

（1）缺陷的清除和坡口制备根据射线底片上的缺陷种类、位置、深度及缺陷大小测量出缺陷所在的位置，并根据缺陷的性质和部位，使用角向磨光机对缺陷进行彻底的清除，并把坡口两边50mm区域内及坡口面的油锈等杂质清理干净。对清理完的地方，还要通过表面探伤加以确认，合格后方可施焊。清除缺陷后，用角向磨光机将返修部位打磨，打磨后的两端及表面过渡要平缓，宽度要均匀，便于施焊缓坡凹槽。如需全壁厚返修，应开V形坡口，坡口形式如附图所示。

（2）返修工艺为了满足焊接施工的需要，保证返修后能得到良好的焊缝成形和接头性能，必须采用合适的焊接参数。具体焊接参数如表4所示。

（3）返修工艺要点主要包括以下几个方面：第一，为避免出现冷裂纹，焊前必须将返修部位坡口两侧100mm区域预热，预热温度为120~160℃，坡口两边预热要均匀，施焊过程中层间温度控制在120~250℃内。

第二，焊前焊条应进行350~400℃烘干，纤维素焊条烘干温度70~80℃，并在保温筒内存放，随用随取。坡口附近的铁锈、油污应仔细清理干净，以降低焊缝的含氢量，避免产生冷裂纹。

第三，返修时SMAW根焊、填充盖面都采用向上焊。根焊时，采用小锯齿形运条方式，短弧向上焊接。焊接过程中控制熔孔大小始终保持一致，以保证焊缝成形良好。

第四，必须严格按照焊接工艺要求进行返修，要一次性完成返修焊缝，焊层焊接的时间间隔要＜10min。如焊道中出现的非裂纹性缺陷，可直接返修。裂纹长度小于焊缝长度8%，采用返修工艺进行返修；裂纹长度大于焊缝长度8%时，所有带裂纹焊缝必须切除。焊缝在同一部位的返修不得超过一次，否则将全部焊缝切除。

第五，为保证返修一次合格，返修工作要选择技术水平较高的、责任心强的焊工进行返修。完成返修工作后，焊缝余高不应低于母材，打磨圆滑过渡，去除渣皮、飞溅物等，清理干净焊缝表面。

第六，返修时只有在环境温度≥-20℃，环境风速≤8m/s，环境湿度≤90%RH的条件下才能进行，如出现其中任一情况不符合要求，应采取可靠的防护措施，否则禁止进行返修。