全自动焊接大口径、厚壁(大于21mm)管线经常采用U型坡口或复合型坡口,由于U型坡口、复合坡口加工耗时、耗力制约管道焊接效率。V形坡口加工简单,省时、省力,但大口径、厚壁管线V型坡口全自动焊接时,如焊接工艺参数选择不当,将导致焊接缺陷产生。
随着管道建设用钢管强度等级提高至X70、X80级别,管径和壁厚的增大,从2003年起在管道施工中逐渐开始应用自动焊技术。管道自动焊技术由于焊接效率高,劳动强度小,焊接过程受人为因素影响小等优势,在大口径、厚壁管道建设的应用中具有很大潜力。
但我国的管道自动焊接技术正处于发展阶段,焊接中的一些问题如根部未熔合、侧壁未融合、坡口复杂等还没有彻底解决;自动焊接大口径、厚壁管线经常采用U型坡口或复合型坡口,管端坡口整形机等配套设施尚未成熟,所以研究大口径、厚壁管道V型坡口自动焊接技术十分有意义。
西气东输二线中卫-靖边联络线全线长度约345km,钢管强度等级为X70,管径为φ1016,壁厚为14.6mm、17.5mm、21.0mm和26.2mm,根据该工程特点长庆建设工程总公司引进了CRC全自动焊机,应用在联络线第1B标段壁厚为21.0mm管道上。
焊接方法、设备、材料
焊接方法采用STT根焊+CRC-P260自动焊机热焊、填充、盖面。焊接设备:林肯STT焊机、林肯DC-400、 CRC-P260自动焊机。保护气体:STT根焊保护气100%CO2,全自动焊保护气为80%Ar+20%CO2。
自动焊常用复合坡口或U型坡口,在小壁厚管线中也可使用V型坡口,它们共同的特点就是坡口上口间隙较小。西气东输二线管道壁厚为21.0mm,V型坡口的上口宽度约为22mm,此宽度已接近CRC-P260焊枪摆幅极限。这样的坡口型式对自动焊接是一个巨大的挑战。根据以往经验确定了自动焊试验焊接工艺参数。
采用以上参数进行自动焊接试验,试验焊接中发现自动焊缝易出现缺陷有层间未熔合、侧壁未熔合、密集气孔、仰焊部位余高超标等。
在试焊过程中,电流在210~235A、电压在21~23V、送丝速度在420~480in/min、焊接速度在12~15in/min时,试验焊接中发现F1、F2、F3焊缝上几乎未出现层间未熔合情况、坡口未熔合及密集气孔情况。分析认为F1、F2、F3、三道焊缝坡口宽度小,气体保护充分,因而不会产生氮气孔;坡口宽度小使得焊枪摆幅小,摆动频率高,在送丝速度一定情况下母材与填充金属熔合充分,因而产生未熔合的几率较小;仰焊部位焊缝余高不大。
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