归纳目前管道焊接的施工工艺主要有下述几种:
1. 用纤维素下向焊条手工焊,当有硫化1氢腐蚀较严重的管线或在寒冷环境中运行的管线,采用低氢型立下向焊条焊接。系统用配管用不锈钢无缝钢管时,焊接常采用充氢气保护的弧焊工艺。 由于手工焊的灵活性以及焊接设备的要求不高等原因,目前室外管线的焊接,手工电弧焊的工作量仍占40—50%,例如近年来我国陕西至北京的管线工程就从伯乐公司购买了各种纤维素焊条1千多吨,预测今后几年我国油气管线的年需焊条量位3—5 kt,并还有增加的趋势。
2. 立下向纤维素焊条打底焊,CO2气保焊填充面
由于CO2焊生产率高、成本低,该方法近年来不断得到推广和应用,但对油气管道焊,要实现全位置焊接必须在较小的电流范围内,用短路过渡形式完成,而短路过渡方式用于打底焊易出现未焊透等缺陷,因此采用立下向纤维素焊条打底实现单面焊,背面成型,然后再用的CO2气保焊填充面,这种工艺应用较普遍。(4)国外长输管道下向焊用焊材的大举进军国内市场,以其综合性能上的优势、市场认知度及合理的价格,***了国内院校、制造企业对相应产品的开发力度。
3. 自保护药芯焊丝半自动焊
自保护药芯焊丝半自动焊特别适用于户外有风的场合,它不使用CO2靠药芯产生的气体保护,抗风性好,可用于管道的高熔敷率的全位置焊,目前以林肯公司生产的自保护药芯焊丝为各国所认同,其品牌有:NR-207、NR-204-H、NR-208-H等多种,可适用于X70、X80等管道的立下向焊。为了***1大程度节约焊接成本,需要改进焊接接头装配工艺和提高焊接生产率。但该方法也存在打底焊时焊根易出现未熔合的缺陷。
4. 焊机的CO2气体保护半自动或全自动焊
由于对CO2气保焊短路过渡过程控制技术深入研究的结果,目前国外相继生产了对焊接电流和电压波形进行适时控制或对输出特性进行电能控制的电源,前述的美国林肯公司的STT表面张力过渡焊接技术就属于波形控制的范畴。管子转动焊接法,相当于平焊的情况,操作简单,生产效率高,在管子预制时大量采用。基于焊接设备性能的提高,使得管道实现半自动及全自动CO2气保焊得以很好实现,这就大大提高了焊接效率和焊接质量。
此外,在工厂内进行管道焊接也采用自动TIG焊,该方法质量好,但生产效率低。
手工焊接,试验在8英寸的管子表号10 304L(壁厚3.76mm)的管道的一代位置上进行。接头型式为0.080英寸区域45度V型坡口。无根部间隙接头***。两层焊道。大多数管道的焊接要求多层焊道填充焊缝。过去的经验表明,热焊道有可能会重新熔化掉焊根。对于大线能量焊接,必须对其焊接热影响区***与韧性进行评定,特别要注意多层焊的局部脆性区问题。重熔在大多数焊接规范中是一项不合格缺陷。第二道焊使用实心焊丝。焊滴被用作两道焊缝中的根部焊道。要除去焊丝留下的焊渣,首1次只能使用手工钢丝刷。盖面焊道使用固体309L填充金属。由于焊缝已经焊接, 检测员需要观察焊缝根部一侧是否重熔。电弧引燃后不久,焊缝根部一侧若是重熔,焊接立即停止。采用磨盘式磨碎机或旋转搓去除熔渣和根部焊道的一薄层。也可以在不熔透焊缝背面的情况下进行盖面焊。试验结果表明,即使焊后加强了根部焊道的熔透, 固体熔渣依然存在。它也表明为了避免内部管道直径上的根部焊道重熔,盖面焊之前要打磨掉熔渣。
挤出焊接虽然也是通过热风进行焊接,但是,它和前面所述的两种热风焊接存在明显的不同之处,即它是通过挤出机或类似挤出机的装置对焊条进行加热挤出,使其先形成均匀塑化或熔融的熔体条,并不经过冷却就直接压在待焊部位进行焊接。对嵌墙敷设的管道,在安装完毕后,管槽内管道周围的空间应用细水泥砂浆密实填封,依靠管道与水泥砂浆磨擦阻力及塑料管所特有的良好的蠕变性,使轴内伸缩转化成径向变化,从而消除线性变形应力。在熔体条被压入母材上之前,母材的待焊部位必须事***行预热至熔融温度,使其变为熔融态,然后在焊条熔体上施加压力实现焊接,冷却后即可形成坚固的焊缝。
在挤出焊接的过程中,焊条和待焊母材/制件采用了不同的加热方式。焊条不仅可以在挤出机或类似挤出机装置的型腔中以及在通向焊接靴的熔体导管中进行传导加热,而且能够在挤出机或类似挤出机装置的型腔中,通过螺杆的剪切作用而受到剪切摩擦热。目前成都三方电气有限公司已经与德国汉诺威大学签订了生产、销售该机的合作协议。相比之下,待焊母材/制件则通常通过挤出焊枪出风口的热风进行对流加热。提高热风的流量和热风温度可以提高待焊母材/制件的表面温度,同时得到比较厚的熔体层。另外,在挤出焊接的过程中,需要操作者人工施加压力,并且在整个焊缝的焊接过程中,需要确保所施加的压力始终保持同等大小,从而确保熔融的焊条和待焊母材/制件的熔融表面紧密接触,促进大分子链间的良好扩散和相互缠绕。
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