燃气长输管道施工中的半自动向下立焊工艺研究

李峻峰 孙克秀 王 浩 温生福

（甘肃一安建设科技集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

当前我国燃气运输主要采用管道运输的方式，通过管道运输燃气有效地改善了供气问题，焊接技术燃气长输管道使用的过程中十分重要，为了大大提高焊接的技术水平，必须展开对专业焊接技术的讨论。常用的焊接方式有：半自动向下立焊工艺、半自动保护焊工艺，下文展开详细论述。

1 工程概况

以庆阳天然气长输管道为研究对象，该燃气长输管道，管线的总长度为41.5km，管道直径508mm×8mm～10mm，压力是4.0MPa。将燃气长输管道的设计形成直形的管网，本文中此燃气长输管道施工工程采用的是半自动向下立焊工艺，有效克制了供气紧张的难题，使沿线管线的各个企业及居民得到健康发展，目前燃气长输管道中最常见的焊接工艺就是半自动向下立焊工艺，半自动向下立焊工艺不仅效率高而且节能环保，而且在燃气长输管道施工中采用了纤维素焊条进行焊接，可以达到美观的效果。但在焊接的过程中会产生气孔和夹渣的问题，影响了焊接的质量，本文对半自动向下立焊工艺进行研究。

2 燃气长输管道的施工前的准备

2.1 工艺准备工作

向下立焊在选用工艺上，采取纤维素焊条，里面的成分含有大概40%左右的纤维素，通风功能比较强大，在焊接的过程中，因电弧热源的产生的影响，能够解析很多的气体，在保证电弧熔池的情况下，明显提升电弧的吹力。这样可以起到熔滴到熔池的过渡作用，而且能够防止铁液与液体熔池的下落，比较适合打底焊。填充与盖面可以自保，所以，在焊接的过程中，不用过于对气体进行保护。另外，在焊接时，药芯里面的成分能够释放一些气体，能够形成保护膜把空气隔离。还有坡口的选择方式能够直接影响焊缝的成形美观，坡口的角度直接影响到电弧能不能够进入到焊缝根部位置，能不能把根部焊穿。其定位焊接的采用，在焊接前必须清理掉坡口位置的污物处理干净，并将其磨平。最后在调整焊条与焊枪的角度，这对向下立焊是非常重要的。

2.2 焊接前准备施工前准备

在保证各个材料质量的前提下，以保证工程正常运行为目的，根据我国现行的标准，施工人员通过对各个材料要进行全面检查，实现各个设备安全不受影响。技术人员要通过拉伸或者弯曲试验来对材料进行评估。

焊前预热，为了考虑母材的强度与整个的组织性能变化规律、整个管道的直径与壁厚、以及材料中的含氢量，焊前预热要使整个管道焊接施工控制在余热温度范围内，其目的是使天然气管道底部不会出现冷裂纹的问题，总体讲述，层间的温度不宜过高，也不宜过低，应当保持在预热的温度，防止根部出现冷裂纹的情况。在焊接时，预热的温度控制在规定范围内，达到预热的温度后应立即进行焊接工作。预热之后关口位置如果出现了污染情况，那么要清理掉污染后需要重新启动预热流程，并且焊接温度控制在100～150o范围内。

2.3 燃气长输管道施工中的半自动向下立焊工艺

2.3.1 燃气长输管道选材

根据我国现行的有关规定和标准，以燃气长输管道施工为例，在选材时，我们采用规格为508mm×8mm～10mm的双面螺旋埋弧焊管进行设计和施工。

在此次工程中，以达到燃气管道的焊接质量为目的，我们选用国内某公司生产的焊条打底为基础，采用了国产焊条填充罩面的工艺，实现了管道焊接质量的提升，使其性能随之提升。以此提高了经济效益，保障了管道使用价值的发挥。

本工程在燃气管道施工时，我们采用的设备是将国外与国内生产的焊机结合使用。为了保证焊接的质量，在焊接时，技术人员采用焊接技术是逆变技术，因为这一技术不仅噪音低，而且对周边的环境影响小，并且还能保障了节能环保的效果。此外在焊接工作过程中，防止产生过多飞屑造成的环境影响，对焊接的设备要求是具备较强的抗干扰能力[1]。

针对本燃气长输管道施工工程，采用纤维素焊条向下立焊工艺，分为打底焊、热焊、填充焊与盖面焊。每层焊缝由2名焊工对称施焊，焊接工艺参数如表1所示。

表1 焊接工艺参数表

2.3.2 半自动向下立焊工艺

（1）打底焊

在保证整个管接头焊接质量的过程里，打底焊是至关重要的。在操作的过程中，焊工在焊接时在保证匀速运条速度的情况下，务必对运条角度与运条方法要准确无误的掌握。焊接施工过程，首先由一名焊工采取了短弧焊线作直线的运条方法从管接头的12点往前10mm位置引弧，速度不仅要快，还要均匀平稳，并且动作幅度不能大。这样能听见噗噗声音，还能看到熔孔的大小。所以就需要准确的将铁水送到坡口根部。以便于从观察中推断出熔池的温度。为了方便再次引弧，熄弧时，要立马用角磨机将收弧处打磨成不到13mm的缓坡，并且要在熔池下方重新做一个更大的熔孔[2]。当在根焊焊接达到50%以上，就可以将对外口器撤掉，然后在根本焊接全部完成后再撤掉对口支座或者吊架；

（2）热焊

以保证焊缝维持高温的目的，需将热焊和根焊的时间间隔要控制在5min以内。这样可以防止裂纹产生，提高焊缝力学性能。为了避免根部的焊缝被烧穿，热焊的速度不仅要快，而且运条角度不宜过大；

（3）填充焊

当焊接第二遍的时候就称为填充焊，跟热焊是一样的，焊前应用角磨机对上一层焊缝进行打磨使坡口表面位置应保持干净，具体实际操作时，应依据填充的高度不一样，稍微增大焊接的电流，对横向或者月牙稍作摆动。此外，合理掌握焊条角度的主要目的也可以防止产生缺陷；

（4）盖面

盖面时，焊接要采取电流小，摆幅窄、快速焊接的操作方式，其电流电弧电压不高于填充时的电流电压。在盖面焊的过程中，因电弧电压较大，焊枪角度不合适，铁液药皮的下落，药皮没有及时益处造成的原因造成的，使立焊位置容易产生气孔。为了使焊缝的成形美观，所以达到焊缝余高比管平面1～2mm高就可以。

2.4 燃气长输管道施工中的半自动向下立焊工艺

向下立焊是依照由上至下的次序，从管道顶部引弧进行焊接。有3个特征。一是焊接速度快，在焊接时，采用焊条铁液的浓度比较低，相对于比向上立焊的效率提升更多；二是质量好，简单而言，因为纤维素焊条的位置在根部焊接，所以在成形上非常美观饱满，并且电弧的吹力很大，穿透匀称，焊接后的抗能力效果极强；三是减省焊接耗材，经过实践证明，焊条的消耗量可以降低20%～30%。

半自动保护焊想要保护焊接区与电弧，那么要在焊丝里加点稳弧剂，这样会使药粉点燃与分解后出现气体，有4个特征。一是焊接质量高，半自动焊接在降低焊接缝中的含氧量的效果很好。但是半自动焊的操作方法热输较高，相对来说冷却速度的效果不是很理想。这样效果很好，可以有效防止氢的流出和减少冷裂纹出现；二是高效率。一般来说，选择采取药芯焊可以达成持续焊接，这样不仅缩减手工焊接的问题还可以提高焊接速度。最后焊接完成后，在焊渣比较薄的基础上，实现脱渣比较容易，从而减少脱渣环节消耗的时间；三是消耗成本低，在设备选择上要具有普遍运用性才可以达到半自动焊的效果。对手弧焊接和别的焊接操作方式效果也很不错。在使用整个药芯焊的过程中，效率非常大，坡口的位置相比就会越小，这样不仅缩短填充金属的耗费，提高了焊接速度，而且降低从未有过的成本；四是整体成形美观，半自动焊适应能力强，在整体进行工艺焊接时，不用过多的保护，在焊接时凭着自身焊接产生的反应，就可以达到脱氧的效果，不仅提高了焊接处的抗风能力，而且，对于野外施工的需求也很轻松。

2.5 半自动向下立焊焊接存在的缺陷及预防措施

2.5.1 气孔

在焊接的过程中，时常会呈现出气孔的现象，这样会导致焊接质量效果不好。产生气孔的原因是在盖面焊接时，如果熔池的温度太高，在焊接的过程中就会吸入许多的空气。与此同时，暴动摆幅如果比较大的话，就会造成对熔池的保护力度不够，所以为了避免此类情况发生，在盖面焊接的过程中，我们选择采用短弧焊接地展开工作，焊接的电流强度稍微低点，不高于中间层。同时在焊接的过程中要注意提升焊接的速度，目的是以防止产生气孔[3]。而云跳速度的减慢，可以使熔池里产生的气体完全的向外流出去。在焊接的过程中，要及时处理坡口的位置，特别要注意禁止出现油污或者油漆，不可以让熔池超前。对于焊材的储存方式也是很重要的，不可以长期的裸露出来，焊材要经常保持烘干的状态，如果，在后面焊接的过程中，由于焊材储存不够或者潮湿，则会导致后续使用不能正常进行，所以，处理焊材不仅要烘干，而且还要有足够的储存量，为了便于后面的使用。为了防止气体进入到熔池的机率，在天气比较恶略的环境下，更要加强对焊材的保护，保证焊材处于烘干的状态，以便于使用。

2.5.2 夹渣

在焊接时，为确保焊道保持干净，需要安排专业人员去处理焊渣与打磨，并且规范使用焊接流程。另外，在焊接时，应依据现场实际情况，对于焊条的选择要合理，立即磨平接头点，使其形成U形槽，防止呈现W形槽[4]。

3 结语

在进行燃气长输管道焊接时，就会有很多问题产生，为了能够有最好的燃气管道敷设服务，所以就应该具有良好的焊接工艺，选择适合的焊接设备，按照流程进行施工，才能够将管道原有的状态改变。另外，采用向下立焊的施工工艺的操作方式可以提升工程的进程。也可以很好的保护工程质量，且操作比较容易。因此，向下立焊工艺已经被广泛应用到燃气管道，这种工艺不仅可以提升效率，还可以保证质量。所以要达到符合管道施工的需求，既要让焊缝成形的美观展现出来，还要具有较强的抗风能力。而且对坡口位置有严格要求，所以在焊接电弧的长度、焊条角度以及焊接的速度上要合理地选择与使用。这才是可以提高向下立焊质量的重要之处。还有焊接前的预热温度要控制在100～120o范围内，这样可以有效地防止焊条粘连。