[發明專利]X80以上鋼級的高強度管道半自動焊接方法

有效

• 申請號: 201710158155.1
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106903399B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 李益平;許玉東;蒲江濤;徐楊;伍召成
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;新疆石油工程建設有限責任公司
• 主分類號: B23K9/173
• 分類號: B23K9/173;B23K9/235;B23K35/38
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 王樂樂;湯建武

本發明涉及長輸管道的焊接工藝技術領域，是一種X80以上鋼級的高強度管道半自動焊接方法，包括焊接管口預處理和管道焊接操作，其特征在于管道焊接操作采用可熔化實心焊絲、脈沖電流和熔化極氣體保護焊技術對管道進行全位置焊接，其焊接工藝參數如下：采用半自動下向焊工藝，焊接電流為130A至170A之間，焊接電壓為14V至24V之間，焊接速度為15cm/min至28cm/min之間，送絲速度為300cm/min至500cm/min之間。本發明彌補了目前X80以上鋼級的高強度管道的無半自動焊接方法的空白，可以有效解決全自動焊接成本及環境要求高、手工焊接效率低的缺點，大大提高了工作效率，節約了施工成本；其相比全自動焊接可以減少一半以上的直接施工成本，相比手工焊接可以減少三分之二的焊接時間。

技術領域

本發明涉及長輸管道的焊接工藝技術領域，是一種X80以上鋼級的高強度管道半自動焊接方法。

背景技術

對于荒蕪大陸地區的天然氣運輸，可行的方法則是采用管道輸送，管道作為石油、天然氣的一種經濟、安全、不間斷的長距離輸送工具，提高其輸送壓力和性能則是提高天然氣的經濟性的關鍵。盡管隨著管道鋼級別的提高，鋼管的單位價格也會提高，但平均至天然氣的單位輸送量的工程造價將大幅減少，因此，由高強度管線鋼構成的輸送管道則被迫切需求。

對于X80以上鋼級的焊接，目前國內尚無具體工程的應用實踐，而中國目前大口徑長輸管道常采用的主流焊接工藝－STT根焊+半自動藥芯焊絲自保護焊（FCAW）的焊接工藝不能滿足要求。其主要原因即為焊接電流過大（一般在220A以上），導致焊接線能量、熱輸入過大，使完成焊口的力學性能尤其是彎曲試驗表現極差。

年，西氣東輸二線重大科技專項（二期）課題七專題六進行了X100高強度管線鋼焊接施工新技術研究，針對新日鐵的1016鋼管，通過焊接性試驗，焊接材料優選，初步形成5種焊接工藝，均為熔化極氣保護自動焊。但由于當時全球的鋼管制造廠都沒有大規模制造X100高強度鋼管的能力，故其焊接工藝僅停留在理論階段。

在2013年西氣東輸三線（西段）第三標段的施工中，管道局進行了超過200km的0.8系數試驗段的焊接，該段管線全部采用接近X90鋼的鋼管材質。經過管道局廊坊焊培中心的多次焊接試驗，最終確定當時中國主流的STT根焊+半自動藥芯焊絲的焊接工藝不能滿足該段管材的焊接需要。由于半自動焊接其采用半自動藥芯焊絲焊接的所有焊口的力學性能均不能滿足要求。最后，經過多次試驗，最終確定了該段管線全部采用全自動焊（GMAW）和手工焊（SMAW）焊接。根據最終結果，自動焊AUT檢測合格率比較理想，但RT檢測合格率較低，手工焊焊接不僅RT檢測合格率較低，且施工效率極其低下。

綜上所述，目前對于X80以上鋼級的管道，可行的焊接方式僅有全自動和手工焊條焊兩種。然而，由于在長輸管道的實際施工中，往往存在山地、水平轉角多、石方段需溝下焊接等情況。此類情況下，若采取全自動焊接，由于全自動焊接對焊接環境和空間要求高的特點，則必須對焊接作業點進行開拓修整，勢必增加大量的土石方作業，造價影響高。若采取手工焊條焊，則施工效率極其低下，完全不適用于大口徑的管道焊接。

發明內容

本發明提供了一種X80以上鋼級的高強度管道半自動焊接方法，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有高強度管道存在的全自動焊接對焊接環境和空間要求高，造價影響高，手工焊接效率低，且成品合格率低，不適用于大口徑管道焊接的問題。

本發明的技術方案是通過以下措施來實現的：一種X80以上鋼級的高強度管道半自動焊接方法，包括焊接管口預處理和管道焊接操作，其特征在于管道焊接操作采用可熔化實心焊絲、脈沖電流和熔化極氣體保護焊技術對管道進行全位置焊接，其焊接工藝參數如下：采用半自動下向焊工藝，焊接電流為130A至170A之間，焊接電壓為14V至24V之間，焊接速度為15cm/min至28cm/min之間，送絲速度為300cm/min至500cm/min之間，焊絲伸出長度為8 mm至12mm之間，擺幅以焊縫金屬熔敷到焊道邊緣為準。