不锈钢管自动高效焊接工艺

不锈钢管自动高效焊接工艺

赵青祥

吉林油田工程技术服务公司 吉林省松原市  138000

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对不锈钢管的应用也越来越广泛。根据全位置焊接过程中熔池的受力特点合理划分焊接区间，在不同的焊接位置设定不同的焊接参数，利用管管自动焊机对不锈钢管进行。全位置自动焊接试验，并按照第卷对焊接接头进行焊接工艺评定。本文首先分析了设计思路，其次探讨了具体方案及研究内容，最后就成果应用情况及经济效益进行研究，以供参考。

关键词：不锈钢管;自动焊接；工艺

引言

在全球金融危机的持续影响下，船舶企业接船难、船价低，且船东、船检对产品质量要求越来越细致，行业竞争也越来越激烈，同时劳动力人工成本上涨且不稳定。在这双重压力下，需我们挖掘内部潜力，从新工艺新技术以及自动焊高效焊接推进的深度和广度着重入手开展研究，提高管子加工生产效率和产品质量，降低生产制作成本。在实际焊接过程中很容易破坏管道内部的防腐涂层材料，缩短了运输管道的使用寿命。而一旦管道出现腐蚀问题，不仅会严重影响周围环境，同时也会为企业带来巨大的经济损失。因此，采取科学合理的内防腐管道施工技术与焊接工艺对于提高管道运输安全性十分重要。

1设计思路

研究一种采用自动转胎、氩弧焊打底、CO2自动焊固定位置填充盖面方法进行焊接的新工艺，取代目前全部采用手工焊接操作的方法。拟通过针对以下几方面工作的研究和实施，实现不锈钢管自动高效焊接的目标。1)制定试验初步方案，完成不锈钢管自动高效焊自动转胎工装设计、调试工作。主要包括焊接胎架、焊枪固定装置等前期准备工作。2)重点突破不锈钢管焊接冷却工装的设计、调试及试验，解决焊接缓冷技术难题。3)开展焊接试验，摸索和确定CO2自动焊接各项工艺参数，包括焊接电流、电压、速度等，并对焊接试管进行探伤、力学性能等相关检测，验证不锈钢管自动高效焊接方法可行性。

2具体方案及研究内容

2.1全自动与手工焊接技术

通过实现管道全自动向下焊接，能够有效为焊接区域输送所需要的保护气体，与空气中的有毒物质相隔离。同时利用金属还能够熔化焊丝之间的电弧，这就是热焊，此工艺在实际操作过程中能够有效保证生产速度，焊接技术操作起来也十分简单，控制过程十分便捷。而手工向下焊接技术的主要流程就是跟焊、热焊以及填充焊等等，其中跟焊一般都是以直拉形式进行运条，不会摆动任何动作，热焊则是在跟焊条件下进行的改良，提高了焊道温度，在热量输入的基础上，避免了跟焊出现开裂问题，主要填充焊道包括单道和多道。此外，做好焊接厚度的焊接工作，能够有效提高焊道的饱满性。

2.2焊接变形控制

对整个焊接过程进行焊接变形的监测，并分6个阶段测量焊缝收缩变形：即焊口组对固定后、根部2层氩弧焊打底、第1层填充焊接完成后，焊层厚度达到15ｍｍ后、焊层厚度达到25ｍｍ后、盖面焊接完成后。通过对焊接过程中变形量的监测，掌握变形规律并及时修正焊接顺序。

2.3冷却工装设计及原理

在焊缝两侧一定体积内形成密闭空间，但可通入循环气或水的工装。其是为本次项目专门研发的一整套工装，主要原理和作用有如下2点:①在氩弧焊打底焊接时，焊缝需要背面充氩气保护，在焊缝装配结束后，将进气管通入氩气，通过排气管将空气排出，待检测保护气体含量合格后即可焊接;②在使用CO2填充焊接前，将进气管和排气管分别接入循环水箱，待筒体内达到一定水位(根据壁厚情况调整)循环后，可进行焊接，这样在整个焊接过程中循环水可将焊件的大部分热量带走，使层间温度大大降低，基本可以实现连续焊接，大大提高焊接效率。

2.4焊接方法的确定

管道焊接施工前，必须严格遵守焊接纪律，焊工必须持证上岗，严格按指定的焊接作业指导书进行施焊。焊条每次只准领用50根，并按要求进行烘烤，在使用过程中使用焊条保温桶且保持焊条干燥。管道焊接采用多层多道焊，需要充分考虑焊接的层次，减少每层、每道焊缝中的溶解金属量，降低热输入，减少其在敏化温度区间停留的时间。施焊的注意事项如下：①不得在焊件表面引弧或试验电弧；②焊接过程中应确保起弧与收弧的质量，收弧时应将弧坑填满；③多层焊的层间接头应相互错开。另外，定位焊应与正式的焊接工艺相同，焊缝长度10～15ｍｍ，高2～4ｍｍ，且不超过壁厚的2／3；焊缝不得有裂纹及其他缺陷，焊缝两端宜磨成缓坡形。焊件坡口两侧各100ｍｍ范围内，在施焊前应采取措施防止焊接飞溅沾污焊件表面，如涂上白垩粉或其他防飞溅涂料，不锈钢焊件在热处理后焊道表面还应进行酸洗钝化处理。实践证明，采用焊接线能量低的手工钨极氩弧焊进行打底，用较好焊接速率和较低焊接线能量的手工电弧焊进行多层多道的填充、盖面，同时对焊件背面进行充氩保护相结合的焊接方法，有效地降低了焊接层间温度，缩短了焊接接头在敏化温度区间停留的时间，降低了敏化温度对焊接接头的不良影响，同时又避免了焊缝氧化，保证了焊缝内部及表面成型质量。

2.5焊缝的检测

焊工焊接完毕自检后，应在焊缝一侧150ｍｍ以外用油漆笔做好焊道标识，以便后续焊缝检测。打底焊结束后，应认真进行外观检查，必要时进行ＰＴ渗透检测，合格后方可进行填充盖面，最终焊接完毕后进行ＲＴ射线检测和ＰＴ渗透检测。经检测不合格的焊缝必须消除缺陷，进行返修处理。缺陷消除应采用砂轮打磨或其他机械方法，确认缺陷已消除后方可补焊。返修时宜用钨极氩弧焊，同一部位的返修次数不宜超过两次。根据现场情况，管道壁厚超过22ｍｍ的，可采用分两次焊接并分层ＲＴ检验的方法，以确保焊缝内部质量缺陷能得到彻底根除。

3成果应用情况及经济效益

不锈钢自动高效焊试验的成功，填补了不锈钢管自动高效焊接的空白。目前的研究成果可作为技术储备，对于未来FPSO模块中大量使用的不锈钢、双相不锈钢和超级双相不锈钢的焊接具有指导性意义，并有以下优点。1)显著提高不锈钢管焊接效率，针对不锈钢管对接焊缝，尤其是厚壁管，通过层温对比试验可以看出，如采用CO2自动焊接技术，与传统焊接相比，焊接施工效率可提高约3倍以上，对于海工模块中的大量厚壁不锈钢管的焊接制作，可节约出大量的焊工数量和时间成本。2)在保证焊接质量前提下，自动焊接技术的使用可有效降低焊工操作难度和劳动强度。3)根据经验表明，即便在不能使用连续焊接的情况下，一般的手工焊接的层间温度冷却至合格温度亦需大量时间，因此冷却装置的运用同样可以显著提高焊接生产效率。4)对于其它同类材质焊接，冷却装置的适用意义更大，例如双相不锈钢和超级双相不锈钢的焊接，这类材质在FPSO的模块中大量使用，层间温度对焊缝质量影响更大，并且要求更为严格，要求层间温度不能高于80℃，本技术的应用将更能提高焊接效率。

结语

综上所述，通过采取管道内外部通风散热措施，控制熔敷金属层／道间温度效果好，有助于预防热裂纹发生，提升焊接质量。对于内防腐管道施工而言，科学合理的焊接措施十分重要。对此，在焊接工艺方面必须要加大研究力度，以先进的焊接技术作为基础，在焊接管道出现问题时，尽可能地减少经济损失，使管道运输工作更加安全高效。

参考文献

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