陳學(xué)武 李富祥 馮忠武 程磊 曾小龍 馬俊魁

國家管網(wǎng)集團西部管道新疆輸油氣分公司鄯善維搶修中心

摘要：輸氣管道搶修動(dòng)火連頭作業(yè)中，根焊是非常關(guān)鍵的焊接工序。介紹了手工鎢極氬弧焊的特點(diǎn)，分析了影響根焊質(zhì)量的主要因素，總結了根焊操作技巧及焊接缺陷控制措施。無(wú)損檢測結果表明，焊縫合格率明顯提高，焊縫返修率降低。

關(guān)鍵詞：輸氣管道；動(dòng)火連頭；氬弧焊根焊；焊接缺陷

手工鎢極氬弧焊具有自由電弧穩定、挺度高、熔透性好的焊接性能；焊縫根部成形飽滿(mǎn)，容易獲得理想的背面成型；焊接速度快，效率高，質(zhì)量好；所需焊接設備簡(jiǎn)單，易于搬運；特別適用于野外搶修動(dòng)火連頭作業(yè)。根焊是管道連接的首層焊縫，是管道搶修動(dòng)火連頭焊接中最為關(guān)鍵、難度最大的一層焊道。將手工鎢極氬弧焊應用到動(dòng)火連頭根焊中，以驗證其焊接效果。

1  影響根焊的主要因素

1.1  管材

新舊管道的管材規格、型號偏差，易造成管壁錯邊量較大、對口間隙不均勻等現象，在根焊過(guò)程中易產(chǎn)生未焊透、未熔合、裂紋等焊接缺陷。

1.2  氣流

根焊受氣流影響較大。原管道中天然氣或置換氮氣與空氣的密度不一樣，同段管線(xiàn)多處施工點(diǎn)相對高度差較大以及切斷閥關(guān)閉不嚴，根焊位置會(huì )因正壓或負壓狀況而產(chǎn)生氣體紊流，影響電弧的正常燃燒。嚴重時(shí)，管內殘余天然氣無(wú)法完全排空，會(huì )產(chǎn)生起火或閃爆現象，從而導致焊接困難，易產(chǎn)生氣孔、夾渣等焊接缺陷。

1.3  磁場(chǎng)

如果管道曾經(jīng)過(guò)漏磁智能檢測或其他因素導致自身被磁化，焊接時(shí)出現電磁弧偏吹使焊接電弧偏斜，溶滴無(wú)法過(guò)渡到坡口根部形成熔池，易產(chǎn)生未熔合、氣孔、夾渣等焊接缺陷

1.4  管內壁腐蝕

管道長(cháng)期受H2S腐蝕，鋼管中擴散氫量增高是產(chǎn)生延遲裂縫的主要因素之一，且焊縫易產(chǎn)生蜂窩狀的密集小氣孔，嚴重時(shí)導致根焊焊縫產(chǎn)生結晶裂紋焊接缺陷。

2  根焊焊接工藝

2.1  焊前準備

（1）清理。氬弧焊對油、銹、水特別敏感，極易產(chǎn)生氣孔，對母材的表面質(zhì)量要求較高。焊前必須將管道內外坡口邊緣兩側20 mm～25 mm范圍內的污物徹底清除干凈，用角向砂輪機打磨出金屬光澤，消除坡口內外兩側埋弧焊縫余高20 mm以上。焊絲表面的油脂、鐵銹用砂紙打磨直到露出金屬光澤。原管道內壁如有腐蝕部位一定經(jīng)丙酮清洗、打磨、加熱去氫，減少焊縫產(chǎn)生裂紋、氣孔等傾向。

（2）選用Φ8 mm～10 mm圓柱形、收斂型陶瓷噴嘴。

（3）選用Φ2.5 mm的鈰鎢極，將其端頭磨成30°―40°錐形以使電弧穩定。

（4）氬氣純度大于 99.96%方可焊接，保護氣體壓力低于1.5 MPa時(shí)需更換。

（5）根焊操作時(shí)室外風(fēng)速大于2 m/s應采用防風(fēng)棚。

2.2  焊接工藝參數

以Φ1219 mm×18.4 mm管道為例，氬弧焊選用大西洋CHG-55C1的ER55-Ni1焊絲。焊接工藝參數見(jiàn)表 1。

表 1 根焊焊接工藝參數表

2.3  焊接操作技巧

（1）操作要點(diǎn)。焊接前，必須嚴格按照要求進(jìn)行100 ℃～150 ℃的焊口預熱，將點(diǎn)焊、焊接起弧位置打磨成緩坡形狀（圖 1），保證根部成型以及融合良好。由于焊接收縮變形導致間隙小于3 mm時(shí)應及時(shí)�；∮媒窍蚰ス鈾C將間隙擴大到3 mm方可繼續焊接，采用搖把操作，仰位焊接時(shí)采用管內送絲法。電弧長(cháng)度保持在 2 mm～4 mm之間，噴嘴與焊件保持在70°～85°之間，焊絲與焊件的夾角為10°～15°。

圖 1 坡口技術(shù)參數

（2）搖把焊接手法。焊槍槍嘴直接壓在坡口內擺動(dòng),槍嘴與液態(tài)熔池的距離較近,可以使保護氣體充分保護熔池。運條擺動(dòng)路線(xiàn)根據裝配間隙與坡口形狀,焊接過(guò)程中能使之受熱均勻。根據管材厚度和坡口角度，選擇合適的瓷嘴和鎢極伸出的長(cháng)度，將焊槍放到坡口內，瓷嘴下壓到工件坡口表面。要注意下壓不是一味向前用力，可利用瓷嘴與工件的接觸面左右月牙擺動(dòng)或者Z型擺動(dòng)，也可以直接畫(huà)圓，做運條動(dòng)作，瓷嘴不要離開(kāi)坡口均勻擺動(dòng)，持槍的手可脫離焊件。

（3）焊接。焊接自下向上操作，前半圓在6點(diǎn)鐘位置前方5 mm～10 mm處引弧，12點(diǎn)鐘位置收弧。焊接過(guò)程中不斷調整焊槍?zhuān)�以保證鎢極垂直于焊縫中心軸線(xiàn)成90°。起弧需提前送氣保護，起弧動(dòng)作要快，防止碰斷鎢極端頭，產(chǎn)生夾鎢。采用短路接觸法引弧，鎢極端部距離坡口約1 mm～2 mm，利用焊絲劃擦引燃電弧。起弧后將電弧拉向待焊位置，將母材加熱，形成溶池后，立即填加焊絲。收弧時(shí)，停止送絲，適當加快焊接速度，將電弧拉向坡口一邊，快速熄弧，避免產(chǎn)生弧坑和縮孔。

（4）送絲要點(diǎn)。用左手將焊絲連續送進(jìn)熔池，送絲動(dòng)作要輕，不得攪動(dòng)氬氣保護層。焊絲與通過(guò)熔池的切線(xiàn)成10°～15°時(shí)，輕輕地將焊絲沿坡口上方送進(jìn)熔池里，使熔化金屬達到坡口根部。5點(diǎn)鐘―7點(diǎn)鐘方向應采用內送絲，避免內凹和未焊透。

焊絲加入熔池后，鎢極擺向坡口一側時(shí)作必要的停留，直至熔融金屬與坡口良好熔合，才能擺向另一側；周而復始的完成整條焊縫。當間隙較小、熔池能夠和坡口兩側熔合時(shí)也可以不擺動(dòng)鎢極。加絲位置根據焊縫間隙和鈍邊大小適當調整，控制背凸高度不能過(guò)高，一般加在根部即可。

（5）錯口焊接。先了解對接間隙、鈍邊以及錯口情況，做到心中有數。焊接時(shí)，鎢極和加絲位置向坡口根部靠近，時(shí)常提起焊絲，查看熔透狀況，以便調整斜拉程度、鎢極與加絲位置離根部遠近等。

2.4  焊接缺陷及控制措施

（1）未熔合及未焊透�？刂拼胧�:①管道坡口加工必須符合規范要求，焊前要嚴格清除母材和焊道表面污物和雜質(zhì)；②選用適宜的焊接電流和焊接速度，嚴格執行焊接工藝評定焊接；③采用正確的焊槍焊條角度，保證焊縫兩側金屬熔化結合良好；④控制錯邊量。 

（2）氣孔�？刂拼胧�：①將母材和焊材表面的污物和雜質(zhì)清除干凈，烘干焊條；②選擇合理的焊接速度和焊接電流；③在另一側管口使用篷布嚴密封堵，有效減少與焊口相連通的透風(fēng)焊接管段長(cháng)度，使管段內氣流流速降到最低；④焊接時(shí)盡可能避免溫度波動(dòng)過(guò)大；⑤用中頻加熱器預熱管口，減緩管道內外壓差；⑥2人同時(shí)施焊時(shí)及時(shí)提醒對方注意，避免打磨過(guò)程中產(chǎn)生的鐵屑進(jìn)入熔池產(chǎn)生氣孔等。一旦組對好，盡可能一次性短時(shí)間內焊完，否則焊口有可能在管道冷縮的情況下被撕裂。

（3）焊瘤。焊瘤集中出現在3點(diǎn)鐘—9點(diǎn)鐘位置，當間隙大于4 mm時(shí)應采用兩點(diǎn)送絲法并減少送絲量，同時(shí)適當減小焊接電流。

（4）栽絲。避免焊絲插入管內過(guò)多保證每一次送絲都能將焊絲端部熔化。

（5）夾鎢。焊接過(guò)程中避免焊絲與鎢極接觸，發(fā)生鎢極燒損時(shí)應及時(shí)�；∵M(jìn)行打磨處理，清理鎢粒，避免造成夾鎢。

（6）內凹。施焊過(guò)程中焊槍擺動(dòng)幅度不能過(guò)大，使電弧熱量集中于根部，避免產(chǎn)生背面焊縫低于試件內表面的凹陷。

3  特殊情況處理

現場(chǎng)焊接過(guò)程中，若使用消磁機消磁后管壁仍然帶弱磁、坡口間隙或鈍邊不一致，可以選擇間隙合適、磁性弱的位置先焊接，仔細觀(guān)察電弧在管道坡口內兩側燃燒狀況，通過(guò)調整焊槍與管道的夾角以及保持短弧焊接，可以使電弧正常穿透坡口鈍邊。受氣流影響時(shí)，應適當加大氬氣流量，盡量壓低電弧，根焊最后收尾焊接段（即封口段），正壓選擇在上爬坡平焊位置，負壓選擇在立焊位置。

4  結語(yǔ)

手工鎢極氬弧焊根焊可用強光手電筒通過(guò)焊縫間隙直接觀(guān)察內部成型情況，方便實(shí)用。無(wú)損檢測結果表明，焊縫合格率明顯提高，焊縫返修率降低。近幾年鄯善維搶修中心在搶修動(dòng)火連頭作業(yè)中多次使用手工鎢極氬弧焊根焊，取得了良好的效果，提高了焊接質(zhì)量，建議推廣應用。

作者簡(jiǎn)介：陳學(xué)武，1985年生，助理工程師，西部管道新疆輸油氣分公司鄯善維搶修中心焊工，主要從事輸油氣管道維搶修工作。聯(lián)系方式：18209656864，584888447@qq.com。