CRC IWM内焊+P260单枪下向焊焊接工艺研究

■ 李瑞峰

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大庆油田工程建设公司在2017年进行了CRC IWM内焊+P260单枪下向焊焊接工艺研究。CRC P260设备主要用于单枪热焊，具有热输入大、焊接速度快，熔合性良好等优点，考虑到经济效益因素，继续采用P260设备进行填充焊和盖面焊操作。CRC公司在哈萨克斯坦曾采用过这种焊接工艺，但采用的是福尼斯电源，本工艺采用的是林肯DC400焊接电源，经济效益显著且在国内外首次应用。

1. 焊前准备

（1）焊接材料的选择 中俄原油复线工程采用的是X65管线钢，管径为813mm，本工艺根焊焊丝采用CRC公司生产的TS—6，热焊、填盖焊丝选择伯乐的SG3—P。

（2）焊接电源 本工艺采用林肯DC400焊接电源。

（3）保护气体的选择 根焊采用80%Ar+20%CO2，直接连接混合气气瓶。为了获得更好的熔合性热焊使用100%CO2，盖面焊时为防止熔池下坠导致焊缝过高，采用80%Ar+20%CO2。具体参数如表1所示。

2. 坡口形式及其制作

对于“内焊+外焊”的操作模式，国际上大多数都采用V U复合型坡口，V形坡口焊接后进行AUT检测时容易发生几何反射波，形成误判。鉴于CRC公司曾经大量应用过双V坡口和在哈萨克斯坦成功应用的经验，本工艺采用双V形坡口，坡口形状如图1所示。接头型式：对接；坡口角度α：5°±1°；钝边p：（1.3±0.2）mm ；余高：0～2.0mm；上坡口面角度γ：45°±1°；对口间隙b：0～0.5mm ；内坡口面角度β：37.5°±1°；错变量：T≤14mm，错边≤1.5mm；坡口形式：双V形；拐点距内壁的高度H：（5.1±0.2）mm；拐点距钝边的宽度D：（2.5±0.2）mm；无背垫；内坡口高度h：（1.3±0.2）mm；焊接顺序如图2所示。坡口两侧每边宽0.5～2.0mm。

图1 坡口形式

图2 焊接顺序

表1 焊接保护气体和流量

3. 焊前注意事项

（1）严格按照标准加工坡口，误差率控制在规范以内。

（2）坡口两侧20mm清理干净，呈出金属光泽，组对两管端螺纹间距≥150mm。

（3）组对后分8点均匀分布测量坡口开口尺寸，经过多次试验最佳开口为6.2～6.8mm，错边量≤1.5mm，并详细记录以利于结合检测结果分析焊接参数。

（4）内焊前调整内焊机水平状态，清理枪头护罩、防飞溅铜网、导电嘴、试气，焊枪非焊接状态下行程是否与坡口紧密接触等注意事项。

（5）内焊前用中频加热器预热到80℃，冬季野外施工焊接需要加热120～150℃。

4. 焊接参数

CRC P260每层焊道可以分为五个区间，本工艺分了三个工作单元，从0点位开始分区间隔为60°，在焊接过程中从平位、立位到仰位的转换中，通过参数变化获得合格的焊缝。具体焊接参数如表2所示。

5. 操作要点及注意事项

（1）根焊 ①内焊机涨靴在使用前需上机油，前后涨靴高度要保证一致，防止错边量过大，若高度不一致可以通过加减垫圈调节。②内焊枪头与焊接方向的夹角为83°，内焊焊丝干伸长度8.0～9.0mm，保证每个焊枪的干伸长度一致；焊丝对中坡口中心。③安全操作注意事项：内焊机完成根焊进行人工检查时，控制盒行走旋钮一定不要放在“OFF”档位，防止内焊机因误操作自动行走而伤及人身安全；调整内焊机时，内焊机上的红色安全销一定要插上，防止夹手。

（2）热焊 ①热焊前要看好根部焊道成形，如错边超标需要清根处理，打磨时不要破坏坡口。②焊前需要调整焊枪角度，焊枪和焊接方向夹角呈96°，下向焊时焊枪对坡口有预热的作用，防止焊丝在熔池中熔化产生翻浆的负作用。③焊前需要调整焊枪对中性，防止指向坡口一侧时另一侧坡口形成未熔合。④CRC P260自动焊机具有垂直跟踪系统，当在仰位焊接时，要注意垂直跟踪系统按键的切换。

（3）填充焊 ①填充焊接时可以调节焊枪的干伸长度，干伸长度变大后焊接热输入减小，可以防止熔池温度过高引起焊缝填充量变大，在增大干伸长度的同时，要减小摆宽，防止熔池在坡口面过度熔化，破坏坡口侧壁形成未熔合。②焊前通过试摆可以发现焊枪是否对中，如未及时调整就会在仰位产生侧壁未熔合。③从引弧开始要逐渐根据坡口两侧的熔合情况加快焊接速度，大量焊接试验表明，平位填充量过后容易产生未熔合，在仰位焊接要根据熔池的下坠情况减慢焊接速度，增大摆宽，防止焊缝过高增加打磨工作量，防止夹角过深形成未熔合，给盖面焊工增加焊接难度。

表2 焊接参数

（4）盖面焊 ①盖面焊前仔细检查最后一遍填充高度，夹角过深的地方需要打磨平整，打磨时不能破坏母材。②若错边量比较大，焊枪应该多向高的一侧倾斜，这样能获得平滑过渡的焊缝。③由于盖面时焊接操作不在坡口内，焊接气体流量要加大，焊接前仔细试气。

6. 结语

CRC IWM内焊+P260单枪下向焊焊接工艺常用φ813mm管线，φ1219 mm管线采用CRC IWM内焊+P260单枪热焊+P625双枪填盖。CRC IWM内焊+P260单枪热焊是重要工艺组合，可提高根焊效率和一次焊接合格率。焊接设备经过调试合格后方可以进行组对，要做到试电、试气、送丝、行走和摆动都调试合格，组对时对口间隙和错边量在试验范围内，焊接过程中注意参数分区调节和焊枪角度，保证气体纯度，盖面焊前检查坡口深度，注重细节提高一次焊接合格率。