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高压管线封堵连头的焊接工艺
时间:2016-8-2 15:10:56   来源:焊接之家

  在管线封堵连头工程中,对焊口的质量是要求很高的。在施工中,因受地形条件、材料供应、操作技能等因素影响,常会碰到管口组对间隙超出规范规定范围的情况。由于焊接难度大,受现场情况限制,不能采用其他的方法, 只有靠焊工焊接时通过操作技巧和手法来解决。本文对连头焊口的焊接工艺参数、操作技巧、缺陷的防止措施进行讨论,通过合适的工艺参数选择、正确的操作手法和缺陷防范措施来焊好超标间隙的焊口,避免焊接缺陷,获得合格的焊接接头,保证工程质量。


  2011年某炼化厂由于站内违章打桩施工,致使地下7m处输油管线撕裂,管内原油泄漏,需要紧急对破损管线进行换管处理,采取的施工方案是两侧高压盘式封堵,中间进行破损管线置换。情况如图1:




图1



1、焊接工艺



1.1 母材规格

  母材规格为:Ф711mm×10.3mm,材质为L415,输送介质为原油,设计压力为7.3MPa。

1.2 接头型式(如图2)




图2


1.3 焊材

  纤维素焊条:E6010Ф3.2mm或E6010Ф4.0mm 作根部焊接药芯半自动填充焊、盖面焊。

1.4 焊接工艺参数(附表)。




附表



2、管线组对



2.1 组对前确认黄油墙密实不透气,经防爆检测符合要求。

2.2 清理管口内外表面,用电动钢丝刷将管端200mm区域范围内铁锈、油污等杂物清理干净, 呈现金属光泽。

2.3 坡口相邻的钢管螺旋焊缝的余高打磨到0.5 ~1.0mm,宽度不小于15mm,以保证该处焊道熔合良好。螺旋焊缝间距错开不低于100mm。焊口焊前预热温度≥80℃。

2.4 组对时,管内壁平齐。观察两道环焊缝,有道对口间隙不能达到规范要求,左侧焊口局部焊缝宽度达到10mm,长度约300mm,底部焊缝间隙大,右侧焊缝基本无间隙。情况如图3:




图3


3、操作技术要点



3.1 根焊

3.1.1 施焊时焊条操作角度与管道焊接处切线方向成80°~90°,焊条与管道轴向保持90°, 运条时压低电弧,始终保持均匀的熔孔,熔孔的大小应控制在每侧坡口钝边熔化1mm左右,焊条做直拉或往复小动作运动,把铁水准确地送到根部,以达到背面成形良好的目的。

3.1.2 坡口间隙小的焊缝,采用E6010 Ф3.2mm 焊条焊接。使用角磨机打磨出达到焊接所需求的焊缝,能保证Ф3.2mm焊条能深入根部合理运条,间隙为2.5~3mm,不留钝边。小间隙的焊口很长,要分段打磨,每次打磨长度能保证一根焊条焊完。

3.1.3 焊缝间隙较大,采用E6010Ф4.0mm焊条焊接。电流适当调小,采用断弧焊,向上焊。从大缝的底部起弧,短弧焊,电弧深入到焊缝根部,保证坡口两侧熔合良好,避免根部内凹。焊接时掌握断弧节奏,控制熔池温度,温度高时容易烧塌,温度低时不容易引弧。快收弧时采用连弧收封口。

3.1.4 接头时将冷接头打磨成缓坡状,深度要打磨到焊缝根部,保证接头焊透。

3.2 热焊

  热焊采用药芯半自动下向焊,半自动焊熔池温度高、熔深大,在根焊道较薄的位置焊接极有可能将根焊金属全部熔化而出现烧穿现象。为避免烧穿及内凹现象的发生,焊接时发现熔池温度过高可采用断弧焊进行焊接过渡。断弧焊的基本原理就在于当焊接中熔池温度过高时利用断弧方式使熔池短暂的冷却,然后再继续焊接,从而将熔池温度控制在较为合适的范围内。断弧焊按照正常运条角度起弧,形成熔池后按常规运条方法运条,然后立即断弧(一步一断法)或向前形成几个焊波后断弧(几步一断法),断弧后熔池稍一冷却迅速起弧,形成下一个熔池,再断弧、起弧,如此反复进行。

3.3 填充焊

  填充焊时,为保证焊接效率,焊接电流尽可能提高,以不出现气孔为原则,尽可能选用高的焊接电压。熔池宽度保持在10~12mm,宽焊缝时采用排焊法。填充完成后,立焊部位填充基本和母材表面平齐,所留坡口余量最大不得超过1mm;平焊和仰焊位置所留的焊接坡口余量在2~3mm。

3.4 盖面焊

    盖面焊时由于局部焊缝较宽,一遍盖不住, 采取排焊法。先从直的坡口一侧盖面,焊缝宽度10mm左右,第二遍排焊时,将第一遍没盖住的坡口盖住即可。盖面时选用中等的焊接电流, 以利于控制。选用较低的焊接电压,避免气孔出现。盖面焊缝盖过坡口边缘的宽度不超过2mm, 在平焊和仰焊位置适当增加焊接摆宽保证焊缝余高不超过1.6mm。



4、缺陷防止措施


4.1 夹渣

  在焊接参数范围内,适当增大焊接电流,以减少夹渣。在焊接过程中,始终保持清晰的熔池,分清熔渣、铁水。清根要彻底,接头打磨平,将焊道打磨成U型,两侧不要有夹角。

4.2 气孔

  尽量减少熔池中产生气体的因素,彻底清除坡口表面的油、锈、垢等杂物。焊条放在保温桶内随用随取。引弧时,将电弧拉长些,用电弧进行预热逐渐形成熔池。半自动焊填充盖面时焊接电流与电弧电压要调节匹配,电压过高易造成焊道表面的熔渣保护效果不好,产生气孔。

4.3 裂纹

  焊工在施焊时,要有足够的操作空间,尽量消除根部缺陷,特别是仰焊位置缺陷,防止由于气孔、夹渣或凹坑等一些缺陷,造成局部应力集中,形成裂纹。底部坡口间隙大,根焊完成后打磨不要过度,防止因为底部过薄,造成焊缝开裂。连接管段时,不得采用任何方式的强行组对,防止焊接时出现过大的焊接应力。



5、注意事项



  封堵连头具有很高的风险性,由于坡口间隙不符合规范增加了焊工的施焊时间,也增大了焊接的危险性。焊工施焊时如果听到管口内有漏气声立即停止焊接,防止黄油墙上部出现裂缝,甚至黄油墙倒塌,造成管内油气溢出,因电焊打火,造成爆炸事故。 



6、结束语



  焊接结束后经X射线探伤检验,焊口质量合格,说明虽然封堵连头碰死口时施工难度大,坡口间隙不一定能达到规范要求的标准,但是采用上述焊接参数、工艺方法和防止措施,能有效控制焊接过程中气孔、夹渣、裂纹等缺陷的产生,获得良好的焊接接头。