一種單弧雙絲管道全位置焊接方法
2023-05-20 12:48:36 2
專利名稱：一種單弧雙絲管道全位置焊接方法
技術領域：
本發明涉及油氣管道焊接技術領域，特別涉及一種單弧雙絲管道全位置焊接方法。
背景技術：
隨著我國能源工業的發展，石油天然氣管道工程建設又迎來了一次高峰期。中亞、 中哈、中俄、西氣東輸二線、西氣東輸三線、西氣東輸四線等大型管道工程已經開工或正在籌劃。現階段，油氣管道焊接已從手工焊接階段過渡到半自動焊、自動焊階段，自動焊的焊接速度快、效率高，操作簡單，降低了焊工的勞動強度。隨著管道自動焊接技術及設備在管道施工中的推廣應用，全位置自動焊接技術已在管道施工建設中成為主流技術。目前在用的全位置自動焊工藝在施工中易出現焊縫未熔合、夾渣及氣孔等缺陷，尤以焊縫未熔合缺陷為最。現有的解決方案是根據現場的檢測結果，及時調整焊接參數以克服焊縫未熔合缺陷。但這種調整焊接參數的適應範圍窄，對技術人員的現場調整水平要求較高。如何確定合理的管道全位置自動焊接工藝參數及相應的焊接方法，以提高管道焊接施工效率，成為了一個亟待解決的技術問題。
發明內容
為了解決現有全位置管道自動焊過程中焊縫不易熔合及焊接參數不易調整等問題，本發明提供了一種單弧雙絲管道全位置焊接方法，所述方法包括對待焊接的兩管道的管端分別進行坡口加工，並通過內焊機的對口功能實現對兩管道坡口端的對口 ；將待焊管口預熱至50°C以上，設置內焊機和單弧雙絲管道全位置自動焊機的焊接工作參數；利用所述內焊機對待焊管口進行根焊；利用所述單弧雙絲管道全位置自動焊機對根焊後的管口， 由內至外分別進行熱焊、填充焊和蓋面焊，直至焊縫的圓周表面不低於管道外壁表面。所述兩管道對口處的坡口形狀為「U」型。所述內焊機的焊接工作參數包括焊接電壓為20 24V，焊接電流為200 220A， 焊絲直徑Φ為O. 9mm，焊接速度為80 100cm/min，混合氣體保護氣的體積百分比為CO2/ Ar = 40 20/60 80。所述單弧雙絲管道全位置自動焊機的焊接工作參數包括焊接電壓為22 24V， 焊接電流為200 240A，焊絲直徑Φ為I. Omm,焊接速度為80 150cm/min，混合氣體保護氣的體積百分比為C02/Ar = 60 80/40 20。所述「U」型坡口的參數包括坡口角度A為5 7度，坡口寬度w為8 10mm，倒角角度B為36. 5 38. 5度，倒角高度h為I. 3 I. 5mm,圓弧半徑R為3. 2mm,圓弧過渡寬度 q = O. Imm,鈍邊高度e為I. 3 I. 7mm,管口組對錯邊量c < I. 5mm,蓋面焊寬度W1 ^ 12_。本發明提供的單弧雙絲管道全位置焊接方法，可實現雙焊絲在同一熔區的同時熔融，增加了單位時間內焊絲的填充量，縮短了焊接時間，提高了焊接速度及機組日焊接環焊縫的效率。
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I是本發明實施例單弧雙絲管道全位置焊接的管道坡口剖視2是本發明實施例單弧雙絲管道全位置焊接的對口管道坡口剖視3是本發明實施例單弧雙絲管道全位置焊接的對口管道錯邊量示意圖； 4是本發明實施例內焊機根焊的焊接效果示意5是本發明實施例單弧雙絲管道全位置焊接的焊接過程示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明技術方案作進一步描述。在管道自動焊接工藝中，由於單弧雙絲非旋轉管道環焊縫全位置自動焊機的焊接電流密度高、熔池自然熔寬大，因此可用於解決焊縫中出現的各種缺陷，並且還具有焊接參數適應範圍寬、施工效率高等特點。本發明實施例使用內焊機和單弧雙絲非旋轉管道環焊縫全位置自動焊的焊接工藝，來實現單弧雙絲管道全位置焊接，以解決現有全位置自動焊工藝中出現的焊縫未熔合、夾渣及氣孔等缺陷。下面以壁厚為17. 5_、直徑為Φ1016、鋼級 ^ X70的油氣管道，一臺Φ 1016內焊機以及一臺單弧雙絲全位置自動焊機(包含2個焊接小車)為例，來詳細闡述本發明的具體實施方案，包括以下步驟步驟101，對待焊接的油氣管道I和2的管端分別進行坡口加工，並通過內焊機的對口功能實現兩管道坡口處的無間隙對口，對口管道I和2的錯邊量C彡I. 5_，如圖I至 3所示。單弧雙絲非旋轉管道環焊縫全位置自動焊接工藝要求管道對口無間隙，以及便於內焊機的快速根焊與根焊的良好成型，對口後的坡口寬度w為8 IOmm ;單弧雙絲自動焊接過程中熔池較大，為使焊接時熔渣易浮出，採用尺寸稍大的圓弧過渡，經反覆試驗，選定圓弧半徑為R = 3. 2_ ;結合單弧雙絲自動焊機的特點及目前全位置焊接工藝常用的坡口角度，經試驗選定坡口角度A為5 7度，與選定的半徑為3. 2mm的圓弧相切；為使焊接時熔液能更好地熔透鈍邊部分及易成型，在圓弧與鈍邊的交界處設定一水平過渡段，其寬度q為
O.Imm ;單弧雙絲自動焊具有寬熔池及深熔性，為使鈍邊很好地被熔透以實現管道內面的焊縫成型，經試驗確定鈍邊高度e為I. 3 I. 7_ ;為了很好地實現管道內面的焊縫成型，在管道內壁管口處設置倒角，倒角角度B為36. 5 38. 5度，倒角高度h為I. 3 1.5mm。圖 I中示出的坡口在保證坡口角度與管道無間隙組對坡口寬度在給定的尺寸範圍內、坡口直線段與圓弧相切的前提下，鈍邊與圓弧的某一位置相接，且相接處設定水平過渡段，故而該坡口的圓弧段小於1/4圓。由圖2可以看出，兩管道對口處的坡口形狀為「U」型，這種「U」 型坡口特別適用於單弧雙絲全位置自動焊接技術，並且與目前全位置自動焊接普遍採用的坡口形式相比，焊接坡口所需的填充容積有所減少，從而縮短了焊接所需時間，提高了管道環焊縫日焊接的效率。步驟102，將管道I和管道2的管口預熱至50°C以上，設置內焊機和單弧雙絲管道全位置自動焊機的焊接工作參數。內焊機的焊接工作參數包括焊接電壓為20 24V，焊接電流為200 220A，焊絲直徑Φ為O. 9mm,焊接速度為80 100cm/min，混合氣體保護氣的體積百分比為C02/Ar = 40 20/60 80。單弧雙絲管道全位置自動焊機的焊接工作參
4數包括焊接電壓為22 24V，焊接電流為200 240A，焊絲直徑Φ為I. 0mm，焊接速度為 80 150cm/min，混合氣體保護氣的體積百分比為C02/Ar = 60 80/40 20。在焊接過程中，單弧雙絲管道全位置自動焊機所使用的混合保護氣體可以但不限於是CO2和Ar，還可以使用其他保護氣體，例如0)2和02。通常情況下，為了使鈍邊更好的熔透以達到管道內焊縫最佳的成型效果，可使用較大的焊接電流及CO2所佔比例較大的混合氣體保護氣。在本實施例中，單弧雙絲管道全位置自動焊機配備有4臺奧地利福尼斯生產的TPS3200型專用焊接電源。步驟103，利用內焊機對「U」型坡口處進行根焊。設置好內焊機的工作參數後，就可對組對後的管道1、2進行根焊3，待內焊機沿管道圓周焊接一周後停止，根焊成型後對其清根，確保清根質量。根焊時既要保證熔液在鈍邊部分有儘可能大的熔深，又要保證鈍邊不被熔透而出現「穿絲」現象，以使根焊效果更佳，如圖4所示。步驟104，利用單弧雙絲管道全位置自動焊機對根焊後的「U」型坡口，由內至外分別進行熱焊、填充焊和蓋面焊，直至「U」型坡口處的圓周表面不低於管道外壁表面。如圖5 所示，在根焊完畢之後，利用設置好焊接工作參數的單弧雙絲管道全位置自動焊機，按順序進行熱焊4、填充焊5和蓋面焊6，焊前均先按照不同焊層設定的工藝參數進行焊接參數的設置，並且焊後均應清渣，以求良好的焊接效果。其中，熱焊、填充焊和蓋面焊的焊接參數均為焊接電壓為22 24V，焊接電流為210 240A，焊絲直徑Φ為I. 0mm，焊接速度為100 150cm/min,混合氣體保護氣的體積百分比為C02/Ar = 60 80/40 20。焊接小車上的焊槍的調整範圍上下調整、左右調整均為±50mm，角度調整為O 10度。在整個焊接過程中，單弧雙絲管道全位置自動焊機的焊接參數控制系統對焊點分布值時時測控，並經過分段插值計算對焊接速度作適時調整，以使焊接效果更佳；由熱焊至蓋面焊，坡口寬度逐漸增大、填充量亦相對增大，為保證良好的填充效果，焊接速度應根據具體情況與要求適當減慢。此外，填充焊分多次進行，直到焊面高度與管道外表面間的距離差為1-2_時停止；蓋面焊可一次或多次完成，蓋面焊寬度W1 ( 12mm。本實施例提供的單弧雙絲管道全位置焊接方法，可實現雙焊絲在同一熔區的同時熔融，增加了單位時間內焊絲的填充量，縮短了焊接時間，提高了焊接速度及機組日焊接環焊縫的效率，使得單弧雙絲管道全位置自動焊的焊接效率比現有單焊炬管道全位置自動焊的焊接效率提高了 15%，焊接一次合格率提高1-2%，達到97%以上。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種單弧雙絲管道全位置焊接方法，其特徵在於，所述方法包括對待焊接的兩管道的管端分別進行坡口加工，並通過內焊機的對口功能實現對兩管道坡口端的對口 ；將待焊管口預熱至50°c以上，設置內焊機和單弧雙絲管道全位置自動焊機的焊接工作參數；利用所述內焊機對待焊管口進行根焊；利用所述單弧雙絲管道全位置自動焊機對根焊後的管口，由內至外分別進行熱焊、填充焊和蓋面焊，直至焊縫的圓周表面不低於管道外壁表面。
2.如權利要求I所述的單弧雙絲管道全位置焊接方法，其特徵在於，所述兩管道對口處的坡口形狀為「U」型。
3.如權利要求2所述的單弧雙絲管道全位置焊接方法，其特徵在於，所述內焊機的焊接工作參數包括焊接電壓為20 24V，焊接電流為200 220A，焊絲直徑Φ為O. 9mm，焊接速度為80 100cm/min，混合氣體保護氣的體積百分比為C02/Ar = 40 20/60 80。
4.如權利要求3所述的單弧雙絲管道全位置焊接方法，其特徵在於，所述單弧雙絲管道全位置自動焊機的焊接工作參數包括焊接電壓為22 24V，焊接電流為200 240A，焊絲直徑Φ為I. Omm,焊接速度為80 150cm/min,混合氣體保護氣的體積百分比為C02/Ar =60 80/40 20。
5.如權利要求4所述的單弧雙絲管道全位置焊接方法，其特徵在於，所述「U」型坡口的參數包括坡口角度A為5 7度，坡口寬度w為8 10mm，倒角角度B為36. 5 38. 5 度，倒角高度h為I. 3 I. 5mm，圓弧半徑R為3. 2mm,圓弧過渡寬度q = O. Imm,鈍邊高度e 為I. 3 I. 7mm，管口組對錯邊量c≤I. 5mm，蓋面焊寬度W1≤12mm。
全文摘要
本發明公開了一種單弧雙絲管道全位置焊接方法，屬於油氣管道焊接技術領域。所述方法包括對待焊接的兩管道的管端分別進行坡口加工，並通過內焊機的對口功能實現對兩管道坡口端的對口；將待焊管口預熱至50℃以上，設置內焊機和單弧雙絲管道全位置自動焊機的焊接工作參數；利用內焊機對待焊管口進行根焊；利用單弧雙絲管道全位置自動焊機對根焊後的管口，由內至外分別進行熱焊、填充焊和蓋面焊，直至焊縫的圓周表面不低於管道外壁表面。本發明提供的單弧雙絲管道全位置焊接方法，可實現雙焊絲在同一熔區的同時熔融，增加了單位時間內焊絲的填充量，縮短了焊接時間，提高了焊接速度及機組日焊接環焊縫的效率。
文檔編號B23K101/06GK102581431SQ20121006488
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月13日 優先權日2012年3月13日
發明者尹鐵, 張建平, 張毅, 張連宇, 張鋒, 王長江, 胡立新, 趙磊, 馬志峰 申請人:中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣集團公司