專利名稱：一種單弧雙絲管道焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油氣管道焊接技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種單弧雙絲管道焊接方法。
背景技術(shù)：
隨著長輸油氣管道大口徑、大壁厚方向的持續(xù)發(fā)展及對施工效率的日益追求，業(yè)內(nèi)對高效焊接技術(shù)的需求愈來愈迫切。為提高管道施工效率，多種形式的自動焊機(jī)及焊接工藝如雨后春筍般涌現(xiàn)，雖然這些焊接技術(shù)在焊接速度上有了大幅度提升，但由于難以在焊層厚度上有所突破，致使焊接效率的提升空間有相當(dāng)程度的局限性。因此，如何從根本上提高管道的焊接效率已成為管道施工建設(shè)中亟待解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有大口徑厚壁管道焊接工藝中焊層厚度限制所導(dǎo)致的焊接效率低等問題，本發(fā)明提供了一種單弧雙絲管道焊接方法，所述方法包括對待焊接的兩管道的管端分別進(jìn)行坡口加工，并通過內(nèi)焊機(jī)的對口功能實現(xiàn)對兩管道坡口處的對口 ；設(shè)置內(nèi)焊機(jī)和單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)的焊接工作參數(shù)；將待焊管口預(yù)熱至50°C以上，利用所述內(nèi)焊機(jī)對待焊管口進(jìn)行根焊；利用所述單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)對根焊后的管口，由內(nèi)至外分別進(jìn)行熱焊、填充焊和蓋面焊，直至焊縫的圓周表面不低于管道外壁表面；所述填充焊有多層，每層的填充焊接高度不小于4mm。所述兩管道對口處的坡口形狀為窄間隙“U”型。所述內(nèi)焊機(jī)的焊接工作參數(shù)包括焊接電壓為23 25V，焊接電流為200 230A，焊絲直徑Φ為O. 9mm，焊接速度為80 100cm/min，混合氣體保護(hù)氣的體積百分比為CO2/Ar = 60 80/40 20。所述單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)的焊接工作參數(shù)包括焊接電壓為23 25V’焊接電流為200 230A，焊絲直徑Φ為I. Omm,焊接速度為80 100cm/min，混合氣體保護(hù)氣的體積百分比為C02/Ar = 60 80/40 20。所述“U”型坡口的參數(shù)包括坡口角度A為5 7度，坡口寬度w為5 7mm，倒角角度B為36. 5 38. 5度，倒角高度h為O. 4 O. 6mm,圓弧半徑R為3. 2mm,圓弧過渡寬度q = O. Imm,鈍邊高度e為I. 3 I. 7mm,管口組對錯邊量c < I. 5_。本發(fā)明提供的單弧雙絲管道焊接方法，可以有效地提高大口徑厚壁管道的焊接效率，并且具有焊接熔敷率大、焊接速度快、熱輸入量小、熱影響區(qū)穩(wěn)定及焊縫力學(xué)性能高等優(yōu)點。


圖I是本發(fā)明實施例單弧雙絲管道焊接的管道坡口剖視圖；圖2是本發(fā)明實施例單弧雙絲管道焊接的對口管道坡口剖視圖；圖3是本發(fā)明實施例單弧雙絲管道焊接的對口管道錯邊量示意圖4是本發(fā)明實施 例內(nèi)焊機(jī)根焊的焊接效果示意圖；圖5是現(xiàn)有傳統(tǒng)全位置管道焊接的管道坡口填充量示意圖；圖6是本發(fā)明實施例單弧雙絲管道焊接的管道坡口填充量示意圖；圖7是現(xiàn)有傳統(tǒng)全位置管道焊接的管道坡口層焊高度示意圖；圖8是本發(fā)明實施例單弧雙絲管道焊接的管道坡口層焊高度示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。本發(fā)明實施例提供的基于內(nèi)焊機(jī)根焊的單弧雙絲管道焊接方法，可以增大管道單層焊接厚度，從而有效地提高了大口徑厚壁管道的焊接效率，并且具有焊接熔敷率大、焊接速度快、熱輸入量小、熱影響區(qū)穩(wěn)定及焊縫力學(xué)性能高等優(yōu)點，能夠同時解決未焊透、焊道不連續(xù)及咬邊等焊接缺陷，保證了焊接質(zhì)量。本發(fā)明實施例使用基于內(nèi)焊機(jī)根焊的單弧雙絲管道焊接工藝，以解決現(xiàn)有全位置自動焊工藝中出現(xiàn)的焊縫未熔合、夾渣及氣孔等缺陷。本實施例的基于內(nèi)焊機(jī)根焊的單弧雙絲管道焊接工藝適用于壁厚為14. 2 32_、直徑Φ為813_ 1422_、鋼級彡X70的油氣管道。下面以兩根符合上述尺寸的大口徑油氣管道I和2，一臺內(nèi)焊機(jī)以及一臺單弧雙絲全位置自動焊機(jī)(包含2個焊接小車)為例，來詳細(xì)闡述本發(fā)明的具體實施方案，包括以下步驟步驟101，對待焊接的大口徑油氣管道I和2的管端分別進(jìn)行坡口加工，并通過內(nèi)焊機(jī)的對口功能實現(xiàn)兩管道坡口處的無間隙對口，對口管道I和2的錯邊量C彡I. 5_，如圖I至3所示。單弧雙絲全位置自動焊接工藝要求管道對口無間隙，且對口后坡口寬度w為5 7mm;單弧雙絲自動焊接過程中熔池較大，為使焊接時熔渣易浮出，采用尺寸稍大的圓弧過渡，經(jīng)反復(fù)試驗，選定圓弧半徑為R = 3. 2_ ;結(jié)合單弧雙絲自動焊機(jī)的特點及目前全位置焊接工藝常用的坡口角度，經(jīng)試驗選定坡口角度A為5 7度，與選定的半徑為3. 2mm的圓弧相切；為使焊接時熔液能更好地熔透鈍邊部分及易成型，在圓弧與鈍邊的交界處設(shè)定一水平過渡段，其寬度q為O. Imm ;單弧雙絲自動焊具有寬熔池及深熔性，為使鈍邊很好地被熔透以實現(xiàn)管道內(nèi)面的焊縫成型，經(jīng)試驗確定鈍邊高度e為I. 3 I. 7_ ;為了很好地實現(xiàn)管道內(nèi)面的焊縫成型，在管道內(nèi)壁管口處設(shè)置倒角，倒角角度B為36. 5 38. 5度，倒角高度h為O. 4 O. 6_。圖I中示出的坡口在保證坡口角度與管道無間隙組對坡口寬度在給定的尺寸范圍內(nèi)、坡口直線段與圓弧相切的前提下，鈍邊與圓弧的某一位置相接，且相接處設(shè)定水平過渡段，故而該坡口的圓弧段小于1/4圓。由圖2可以看出，兩管道對口處的坡口形狀為窄間隙“U”型，這種“U”型坡口特別適用于單弧雙絲全位置自動焊接技術(shù)，并且與目前全位置自動焊接普遍采用的坡口形式相比，焊接坡口所需的填充容積有所減少，從而縮短了焊接所需時間，提高了管道環(huán)焊縫日焊接的效率。步驟102，設(shè)置內(nèi)焊機(jī)和單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)的焊接工作參數(shù)。內(nèi)焊機(jī)的焊接工作參數(shù)包括焊接電壓為23 25V，焊接電流為200 230A，焊絲直徑Φ為O. 9mm,焊接速度為80 100cm/min，混合氣體保護(hù)氣的體積百分比為C02/Ar = 60 80/40 20。單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)的焊接工作參數(shù)包括焊接電壓為23 25V，焊接電流為200 230A，焊絲直徑Φ為I. Omm,焊接速度為80 100cm/min，混合氣體保護(hù)氣的體積百分比為C02/Ar = 60 80/40 20。在焊接過程中，單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)所使用的混合保護(hù)氣體可以但不限于是CO2和Ar，還可以使用其他保護(hù)氣體，例如CO2和02。通常情況下，為了使鈍邊更好的熔透以達(dá)到管道內(nèi)焊縫最佳的成型效果，可使用較大的焊接電流及CO2所占比例較大的混合氣體保護(hù)氣。在本實施例中，單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)配備4臺專用焊接電源。步驟103，將管道I和管道2的管口預(yù)熱至50°C以上，利用內(nèi)焊機(jī)對“U”型坡口處進(jìn)行根焊。設(shè)置好內(nèi)焊機(jī)的工作參數(shù)后，就可對組對后的管道1、2進(jìn)行根焊3，待內(nèi)焊機(jī)沿管道圓周焊接一周后停止，根焊成型后對其清根，確保清根質(zhì)量。根焊時既要保證熔液在鈍邊部分有盡可能大的熔深，又要保證鈍邊不被熔透而出現(xiàn)“穿絲”現(xiàn)象，以使根焊效果更佳，如圖4所示步驟104，利用單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)對根焊后的“U”型坡口，由內(nèi)至外分別進(jìn)行熱焊、填充焊和蓋面焊，直至“U”型坡口處的圓周表面不低于管道外壁表面。如圖8所示，在根焊完畢之后，利用設(shè)置好焊接工作參數(shù)的單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)，按順序進(jìn)行熱焊4、填充焊5和蓋面焊6，繼而按順序進(jìn)行熱焊4、填充焊5和蓋面焊6，焊前均先按照不同焊層設(shè)定的工藝參數(shù)進(jìn)行焊接參數(shù)的設(shè)置，并且焊后均應(yīng)清渣，以求良好的焊接效果。其中，熱焊、填充焊和蓋面焊的焊接參數(shù)均為焊接電壓為23 25V,焊接電流為200 230A,焊絲直徑Φ為I. Omm,焊接速度為80 100cm/min,混合氣體保護(hù)氣的體積百分比為C02/Ar = 60 80/40 20。焊接小車上的焊槍的調(diào)整范圍上下調(diào)整、左右調(diào)整均為± 50mm，角度調(diào)整為O 10度。在整個焊接過程中，單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)的焊接參數(shù)控制系統(tǒng)對焊點分布值時時測控，并經(jīng)過分段插值計算對焊接速度作適時調(diào)整，以使焊接效果更佳；由熱焊至蓋面焊，坡口寬度逐漸增大、填充量亦相對增大，為保證良好的填充效果，焊接速度應(yīng)根據(jù)具體情況與要求適當(dāng)減慢。由圖5和圖6可以看出，窄間隙“U”型坡口與傳統(tǒng)坡口相比，其坡口角度A < A’、坡口寬度W < W’、鈍邊厚度e > e’，故而，窄間隙“U”型坡口的填充體積小于傳統(tǒng)坡口的填充體積，可有效提高焊接效率。由圖7和圖8可以看出，傳統(tǒng)全位置管道焊接工藝中每層的填充焊接高度小于本實施例基于內(nèi)焊機(jī)根焊的單弧雙絲管道焊接工藝中每層的填充焊接高度，對于相同尺寸的坡口，本實施例基于內(nèi)焊機(jī)根焊的單弧雙絲焊接工藝中填充焊的層數(shù)(圖中為2層)小于傳統(tǒng)全位置管道焊接中填充焊的層數(shù)(圖中為4層)，從而減少了填充焊的次數(shù)，提高了焊接速度。在具體管道焊接施工中，本實施例基于內(nèi)焊機(jī)根焊的焊接工藝中每層的填充焊接高度不小于4mm，大大減少了填充焊的次數(shù)，提高了焊接效率。在油氣管道的焊接施工中，焊接質(zhì)量和焊接速度是影響焊接效率的重要因素。在確保焊接質(zhì)量的前提下，焊接速度的提高是管道焊接效率提高的關(guān)鍵所在，而焊接速度的提高不只體現(xiàn)在焊機(jī)行走速度上，還體現(xiàn)在單層焊接厚度上。本實施例基于內(nèi)焊機(jī)根焊的單弧雙絲管道焊接方法，在專有窄間隙“U”型坡口下，使管道單層焊接厚度提升至4mm以上，跨越了傳統(tǒng)自動焊工藝中難以逾越的單層焊厚度2 3mm的障礙，且焊縫成型美觀，力學(xué)性能好，在現(xiàn)有自動焊基礎(chǔ)上可有效提高焊接效率25 %以上，完全滿足管道建設(shè)工程高效化施工的需要。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種單弧雙絲管道焊接方法，其特征在于，所述方法包括對待焊接的兩管道的管端分別進(jìn)行坡口加工，并通過內(nèi)焊機(jī)的對口功能實現(xiàn)對兩管道坡口處的對口 ；設(shè)置內(nèi)焊機(jī)和單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)的焊接工作參數(shù)；將待焊管口預(yù)熱至50°C以上，利用所述內(nèi)焊機(jī)對待焊管口進(jìn)行根焊；利用所述單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)對根焊后的管口，由內(nèi)至外分別進(jìn)行熱焊、填充焊和蓋面焊，直至焊縫的圓周表面不低于管道外壁表面；所述填充焊有多層，每層的填充焊接高度不小于4mm。
2.如權(quán)利要求I所述的單弧雙絲管道焊接方法，其特征在于，所述兩管道對口處的坡口形狀為窄間隙“U”型。
3.如權(quán)利要求2所述的單弧雙絲管道全位置焊接方法，其特征在于，所述內(nèi)焊機(jī)的焊接工作參數(shù)包括焊接電壓為23 25V，焊接電流為200 230A，焊絲直徑Φ為O. 9mm，焊接速度為80 100cm/min，混合氣體保護(hù)氣的體積百分比為C02/Ar = 60 80/40 20。
4.如權(quán)利要求3所述的單弧雙絲管道焊接方法，其特征在于，所述單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)的焊接工作參數(shù)包括焊接電壓為23 25V，焊接電流為200 230A，焊絲直徑Φ為I. Omm,焊接速度為80 100cm/min,混合氣體保護(hù)氣的體積百分比為C02/Ar = 60 80/40 20。
5.如權(quán)利要求4所述的單弧雙絲管道焊接方法，其特征在于，所述“U”型坡口的參數(shù)包括坡口角度A為5 7度，坡口寬度w為5 7_，倒角角度B為36. 5 38. 5度，倒角高度h為O. 4 O. 6mm，圓弧半徑R為3. 2mm,圓弧過渡寬度q = O. Imm,鈍邊高度e為I. 3 I.7mm,管口組對錯邊量c≤I. 5_。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單弧雙絲管道焊接方法，屬于油氣管道焊接技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括對待焊接的兩管道的管端分別進(jìn)行坡口加工，并通過內(nèi)焊機(jī)的對口功能實現(xiàn)對兩管道坡口處的對口；設(shè)置內(nèi)焊機(jī)和單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)的焊接工作參數(shù)；待焊管口預(yù)熱至50℃以上，利用內(nèi)焊機(jī)對待焊管口進(jìn)行根焊；利用單弧雙絲管道全位置自動焊機(jī)對根焊后的管口，由內(nèi)至外分別進(jìn)行熱焊、填充焊和蓋面焊，直至焊縫的圓周表面不低于管道外壁表面；填充焊有多層，每層的填充焊接高度不小于4mm。本發(fā)明提供的單弧雙絲管道焊接方法，可以有效地提高大口徑厚壁管道的焊接效率，并且具有焊接熔敷率大、焊接速度快、熱輸入量小、熱影響區(qū)穩(wěn)定及焊縫力學(xué)性能高等優(yōu)點。
文檔編號B23K9/16GK102615395SQ201210128738
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者劉然, 張華 , 張毅, 張鋒, 王長江, 趙勇強, 郭瑞杰, 閆臣, 霍鋒 申請人:中國石油天然氣管道局, 中國石油天然氣集團(tuán)公司