油氣管道X65管材鋼焊口返修工藝探究

　　[摘 要]某輸氣管道工程全長約1045公里，材質(zhì)為X65，直徑711mm，壁厚14.2mm，因受地形復(fù)雜、焊接條件較差、焊工對某種焊接工藝不熟悉以及焊接技能的高低等影響，而存在著各種焊接缺陷，需要進(jìn)行返修，根據(jù)設(shè)計要求，根部缺陷只能返修一次，如果第一次返修不合格將對此焊口割除重焊，這樣既增加了大量的工程成本投入增加了施工難度，因此要求負(fù)責(zé)返修的焊工操作水平高、技術(shù)全面、經(jīng)驗豐富、必須達(dá)到返修一次合格。本文將對返修口，特別是對于X65長輸管材鋼焊口返修長度較長，需打磨穿的焊口，制定出了坡口角度和長度的選用設(shè)計、焊條選擇、焊接工藝參數(shù)的確定及實際操作、需采取保證措施等關(guān)鍵技術(shù)。
　　[關(guān)鍵詞]油氣管道；X65管材；鋼焊口；返修工藝
　　中圖分類號：S473 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2018）24-0032-01
　　一、焊前準(zhǔn)備
　�。�1）焊接設(shè)備及輔助工具的準(zhǔn)備。焊機選用熊谷MPS-500型焊機，角向磨光機選用博世Φ125型、砂輪片采用Ф125×3mm和Φ125×2mm兩種規(guī)格的砂輪片，返修部位的加熱工具可用液化氣烤槍，測溫儀器，焊后保溫帶。（2）焊條的選用及烘烤。X65長輸管材鋼壓力管道焊口的返修，選用伯樂E6010的纖維素焊條打底和大西洋E5515的低氫型焊條填蓋，直徑均為3.2mm。E6010一般不需烘烤，如果受潮需80-100℃進(jìn)行烘烤，保溫時間1小時；E5515是低氫型向上焊條，使用前需350℃-400℃烘烤，保溫1小時，焊接時隨用隨取，并放入焊條保溫筒內(nèi)，時間不宜超過4小時且烘干次數(shù)不得超過2次。（3）修補位置的確定。焊口返修位置確定是焊口返修中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)檢測結(jié)果確定，如果條件允許可查看射線底片，以求精確定位，正確判斷缺陷性質(zhì)、位置、長度、深度。缺陷位置的正確認(rèn)定有利于正確的打磨缺陷，減少打磨時間，提高返修成功率和降低焊口修復(fù)中的成本。
　　二、焊接工藝
　�。�1）坡口的尺寸設(shè)計。正確的選用坡口形式是保證返修X65長輸管材管道焊口的關(guān)鍵技術(shù)之一。根據(jù)多年來對X65長輸管材鋼焊口返修時的探索及實踐操作經(jīng)驗，坡口宜呈V型，角度為60？-65°，保證Ф3.2mm的打底焊條能深入根部合理運條，間隙為2.5-3mm，不留鈍邊，采用此種坡口形式能有效的防止由于焊條電弧不到位形成返修未焊透和單邊未熔合等缺陷，是提高返修質(zhì)量的技術(shù)關(guān)鍵。（2）焊縫的打磨與焊接。對于X65長輸管材強度偏高的管道，如果返修的焊口較長，應(yīng)采取分段打磨，分段焊接。每段長度應(yīng)控制在100mm范圍內(nèi)為宜，對于缺陷性質(zhì)為根部未溶或內(nèi)咬邊且返修長度大于100mm時必須分段打磨穿后分段焊接。焊縫過長，一次性打磨穿補焊極易形成冷裂紋，補焊時焊口由于受熱不均，補焊中受熱不均易產(chǎn)生應(yīng)力集中，尤其是在管線彈敷段返修，因其存有彈敷應(yīng)力，更應(yīng)該打磨一段補焊一段，并且多層多道，使焊縫組織結(jié)構(gòu)均勻，細(xì)化，否則極易在熱焊時根部產(chǎn)生開裂。在100-200mm范圍內(nèi)宜分兩段打磨焊接；如果返修的長度大于200mm時（注意：返修總長不宜大于焊縫總長的10%），可分三段進(jìn)行打磨修補，即先打磨修補中段，再分別打磨修補兩端，期間應(yīng)特別注意在打磨時，為保證焊接質(zhì)量，打磨坡口兩側(cè)各50mm范圍內(nèi)需清理干凈，并露出金屬光澤，打磨穿之后應(yīng)把內(nèi)部的卷邊用自制工具清理干凈。焊接前將坡口兩側(cè)100mm范圍內(nèi)用液化氣烤槍預(yù)熱至100-150℃，坡口兩側(cè)應(yīng)溫度均勻，層間溫度宜≥80℃，并用測溫儀跟蹤測檢。在B段打底之后，焊道厚度不夠，強度不夠，必須用E5515在B段填充2-3遍之后，再進(jìn)行A段或C段的打磨焊接。A段或C段打磨焊接時，采用與B段相同的工藝方法。最后三段留相同蓋面層的厚度，整體統(tǒng)一焊蓋面層，焊完后用保溫帶保溫緩冷。（3）焊接工藝參數(shù)設(shè)計。選用合理的焊接參數(shù)是返修焊口的質(zhì)量保證，焊接參數(shù)如表1。
　　三、操作技術(shù)要點
　�。�1）打底焊。為了保證打底的成型和不產(chǎn)生新的缺陷，焊條操作角度應(yīng)與管道焊接處切線方向成約80-90°，焊條與管道軸向應(yīng)保持在90°，除非發(fā)生電弧偏吹，否則，熔池鐵水會偏向一邊。運條中必須壓縮電弧，鐵水送往熔池背面，始終保持有均勻的溶孔，這樣才能保證根部不內(nèi)凹。如果熔孔較大時，角度應(yīng)向后減小，焊接速度向前加快；熔孔較小時，應(yīng)增加焊條角度，減慢焊條向前的運條速度；運條時，無論熔孔大小，焊條宜作挑弧加U形擺動，才能保證坡口兩側(cè)均勻的熔合好，沒有內(nèi)咬邊；如果運條和焊條角度不正確，電弧沒有控制合理，極易形成內(nèi)凹、內(nèi)咬邊等新缺陷。
　�。�2）填充和蓋面焊。填充和蓋面都是用E5515堿性低氫型向上焊焊條，為了保證返修質(zhì)量，在填充蓋面時，宜短弧焊接，焊接工藝參數(shù)見表1。填充時電流值宜取上限，一次填充厚度不能過厚，應(yīng)多層多道，同時要注意填充焊道與坡口的夾角，夾角過深應(yīng)使用砂輪機打磨清渣，以免在下道焊接時產(chǎn)生夾渣，填充和蓋面時焊條的運條方法（向上作小反月牙形狀）運條，這樣有利于控制熔池溫度和形狀，熔池以保持橢圓狀為最佳，此種運條方法焊縫表面不易產(chǎn)生咬邊，而且成形圓滑過度美觀，焊縫余高應(yīng)控制在0-2mm以內(nèi)。
　　四、注意事項
　�。�1）如無有效措施時，不得在以下環(huán)境中進(jìn)行返修焊接作業(yè)：環(huán)境溫度﹤0℃；環(huán)境濕度﹥90%RH；風(fēng)速﹥5m/s；其它雨雪天氣.（2）返修部位若處在管道彈敷段等存在彈性應(yīng)力集中處作業(yè)前，宜采用吊管設(shè)備將管道走向進(jìn)行調(diào)整，讓管道盡可能呈自然狀態(tài)，防止根焊后產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。（3）因管道內(nèi)外溫差變大而產(chǎn)生的管道內(nèi)氣壓呈正、負(fù)狀態(tài)無法焊接時，宜選擇時間段，等待管道內(nèi)氣壓隨溫度變化而接近平衡點時再進(jìn)行焊接作業(yè)。
　　五、結(jié)論
　　在輸氣管道施工中，采取上述焊接參數(shù)、焊接順序、預(yù)熱溫度、工藝方法及保障措施，對缺陷長度較長且需要打磨穿的焊口進(jìn)行返修，返修完24小時后經(jīng)X射線探傷檢驗，沒有發(fā)現(xiàn)有裂紋、未熔合、氣孔等缺陷，返修一次合格率為100%。有效的解決了返修焊縫較長的情況下易出現(xiàn)冷裂紋的技術(shù)難題。該返修工藝已在我單位長輸管道施工中推廣應(yīng)用，并獲得良好的效果和經(jīng)濟效益。
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