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(zhǎng)輸油氣管道大口徑、大壁厚方向的持續(xù)發(fā)展及對(duì)施工效率的日益追求，業(yè)內(nèi)對(duì)高效焊接技術(shù)的需求愈來(lái)愈迫切。為提高管道施工效率，多種形式的自動(dòng)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(wèn)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(duì)待焊接的兩管道的管端分別進(jìn)行坡口加工，并通過(guò)管道內(nèi)對(duì)口器實(shí)現(xiàn)對(duì)兩管道坡口處的對(duì)口 ；設(shè)置單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)的焊接工作參數(shù)；將待焊管口預(yù)熱至50°C以上，利用所述單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)對(duì)所述待焊管口，由內(nèi)至外分別進(jìn)行根焊、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(duì)口處的坡口形狀為窄間隙“U”型。所述單弧雙絲管道全位置自動(dòng)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①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60度，倒角高度h為0. 4 0. 6mm,圓弧半徑R為3. 2mm,圓弧過(guò)渡寬度q = 0. Imm,鈍邊高度e為I. 3 I. 7mm，管口組對(duì)錯(cuò)邊量c彡I. 5mm。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(diǎn)。


圖I是本發(fā)明實(shí)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(shí)施例單弧雙絲管道焊接的對(duì)口管道坡口剖視圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例單弧雙絲管道焊接的對(duì)口管道錯(cuò)邊量示意圖；圖4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5是本發(fā)明實(shí)施例單弧雙絲管道焊接的管道坡口填充量示意圖；圖6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7是本發(fā)明實(shí)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(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。本發(fā)明實(shí)施例提供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(diǎn)，能夠同時(shí)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(shí)施例使用該單弧雙絲管道焊接工藝，以解決現(xiàn)有全位置自動(dòng)焊工藝中出現(xiàn)的焊縫未熔合、夾渣及氣孔等缺陷。本實(shí)施例的單弧雙絲管道焊接工藝適用于壁厚為14. 2 32mm、直徑O為813mm 1422mm、鋼級(jí)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(tái)帶銅襯內(nèi)對(duì)口器以及一臺(tái)單弧雙絲全位置自動(dòng)焊機(jī)(包含2個(gè)焊接小車)為例，來(lái)詳細(xì)闡述本發(fā)明的具體實(shí)施方案，包括以下步驟步驟101，對(duì)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(guò)帶銅襯的管道內(nèi)對(duì)口器實(shí)現(xiàn)兩管道坡口處的無(wú)間隙對(duì)口，對(duì)口管道I和2的錯(cuò)邊量c ( I. 5mm，如圖I至3所示。單弧雙絲全位置自動(dòng)焊接工藝要求管道對(duì)口無(wú)間隙，且對(duì)口后坡口寬度w為5 7mm ;單弧雙絲自動(dòng)焊接過(guò)程中熔池較大，為使焊接時(shí)熔渣易浮出，采用尺寸稍大的圓弧過(guò)渡，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，選定圓弧半徑為R = 3. 2_ ;結(jié)合單弧雙絲自動(dòng)焊機(jī)的特點(diǎn)及目前全位置焊接工藝常用的坡口角度，經(jīng)試驗(yàn)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(shí)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(guò)渡段，其寬度q為0. 1_ ;單弧雙絲自動(dòng)焊具有寬熔池及深熔性，為使鈍邊很好地被熔透以實(shí)現(xiàn)管道內(nèi)面的焊縫成型，經(jīng)試驗(yàn)確定鈍邊高度e為I. 3
I.7mm ;為了很好地實(shí)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60度，倒角高度h為0. 4 0. 6mm。圖I中示出的坡口在保證坡口角度與管道無(wú)間隙組對(duì)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(guò)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(duì)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(dòng)焊接技術(shù)，并且與目前全位置自動(dòng)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(shí)間，提高了管道環(huán)焊縫日焊接的效率。步驟102，設(shè)置單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)的焊接工作參數(shù)。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O為I. 0mm，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(guò)程中，單弧雙絲管道全位置自動(dòng)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(shí)施例中，單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)配備4臺(tái)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，利用單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)對(duì)“U”型坡口，由內(nèi)至外分別進(jìn)行根焊、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7所示，在設(shè)置好單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)的工作參數(shù)后，就可對(duì)組對(duì)后的管道1、2進(jìn)行根焊3，待單弧雙絲全位置管道自動(dòng)焊機(jī)沿管道圓周焊接一周后停止，根焊成型后對(duì)其清根，確保清根質(zhì)量；根焊完畢后，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，根焊、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①為I. 0mm，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0 10度。在整個(gè)焊接過(guò)程中，單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)的焊接參數(shù)控制系統(tǒng)對(duì)焊點(diǎn)分布值時(shí)時(shí)測(cè)控，并經(jīng)過(guò)分段插值計(jì)算對(duì)焊接速度作適時(shí)調(diào)整，以使焊接效果更佳；焊接速度由根焊至蓋面焊逐漸變慢，因?yàn)楦柑幤驴谡?、需要的填充量小，所以焊接速度可適當(dāng)調(diào)快；而由熱焊至蓋面焊，坡口寬度逐漸增大，填充量亦相對(duì)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4和圖5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6和圖7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(shí)施例的單弧雙絲管道焊接工藝中每層的填充焊接高度，對(duì)于相同尺寸的坡口，本實(shí)施例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(shí)施例的焊接工藝中每層的填充焊接高度不小于4_，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(shí)施例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(dòng)焊工藝中難以逾越的單層焊厚度2 3_的障礙，且焊縫成型美觀，力學(xué)性能好，在現(xiàn)有自動(dòng)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(shí)施例，對(duì)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(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)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(duì)待焊接的兩管道的管端分別進(jìn)行坡口加工，并通過(guò)管道內(nèi)對(duì)口器實(shí)現(xiàn)對(duì)兩管道坡口處的對(duì)口 ；設(shè)置單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)的焊接工作參數(shù)；將待焊管口預(yù)熱至50°C以上，利用所述單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)對(duì)所述待焊管口，由內(nèi)至外分別進(jìn)行根焊、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(duì)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焊接方法，其特征在于，所述單弧雙絲管道全位置自動(dòng)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O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。
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“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60度，倒角高度h為0.4 0. 6mm,圓弧半徑R為3. 2mm,圓弧過(guò)渡寬度q = 0. Imm,鈍邊高度e為I. 3 I. 7mm,管口組對(duì)錯(cuò)邊量c < I. 5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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(duì)待焊接的兩管道的管端分別進(jìn)行坡口加工，并通過(guò)管道內(nèi)對(duì)口器實(shí)現(xiàn)對(duì)兩管道坡口處的對(duì)口；設(shè)置單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)的焊接工作參數(shù)；將待焊管口預(yù)熱至50℃以上，利用單弧雙絲管道全位置自動(dòng)焊機(jī)對(duì)待焊管口，由內(nèi)至外分別進(jìn)行根焊、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(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K9/16GK102658415SQ201210129850
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者豐兆安, 劉然, 張毅, 杜長(zhǎng)春, 王長(zhǎng)江, 肖健, 胡立新, 靳海成, 馬志峰 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣管道局, 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司