根焊排焊返修工艺的探索

高聪　王志强　高锋　高磊

摘 要：本文根据现场施工中出现的焊道根焊部位返修合格率较低的现状，将工程处现有的返修工艺进行了优化改进，提出根焊排焊返修方法，这对以后油气田产建施工中遇到的宽间隙返修焊口，提供了一种更有质量保证的返修焊接方法。

关键词： 根焊；返修；排焊

前言

焊接是油气田集输管线、站场建设中的主要工序。根据这几年对油气田产建中根焊位置返修焊口的统计，一般情况下，会有2%-8%的返修焊口。其中根部未熔合、夹渣等缺陷的出现概率占到了所有返修焊口的70%左右，而这此类缺陷返修过程中，返修人员打磨时稍有操作不当，就会将缺陷位置间隙磨大，基本都在5mm至10mm左右。如采用单道根焊返修一次合格率仅有55%左右。鉴于以上油气田产建中存在的现状，提出了根焊排焊返修工艺，降低了对返修操作人员技术水平的要求，提高了返修焊口的合格概率，有效的保证了油气田产建建设工期，同时相对降低了施工成本[1]。

1.根焊排焊返修焊接工艺简介

根焊排焊返修焊接工艺，主要是针对穿越处连头、试压、弯头、变壁厚及动火连头等难点段返修焊口提出的，这些连头死口的共同特点是组焊时对口间隙较大，一旦根焊位置出现缺陷，常规返修方法返修，操作困难且返修质量难以保证。根焊排焊返修焊接工艺是指根焊采用排焊的方法完成封底的一种焊接方法，既能彻底的清除焊接缺陷，又能高返修合格率，保证焊口返修质量。

2.返修焊前准备及打磨

根据返修焊口的缺陷类型及大小，除正常的焊缝中心切开向两侧扩开的打磨方式外，还有一种打磨方式有较高的实用性，尤其使用在宽间隙的返修中。这种打磨方式是将焊缝热焊至盖面全部打磨清楚至母材坡口处，保留根焊焊道，然后从根焊焊缝的两侧开始打磨，保留根焊焊缝中心，打磨位置在原根焊与母材两侧熔合线处，将两侧打磨干净并清除内侧铁屑，开始焊接根焊第一、二道，然后将原根焊焊缝中心打磨掉，并清理至根焊第一、二道边缘处，待清除干净后，开始焊接第三道根焊，直至完成整道返修根焊的焊接。这样打磨的优点在于能够彻底的清除根焊两侧熔合线处的缺陷，而且完全不用担心打开后出现应力裂纹，最重要的一点是操作简单，一般返修焊工均可进行操作。

3.焊接工艺参数的确定

根焊排焊返修采用LINCOLN E6010 5+P Φ3.2mm焊条，根焊运条方式采用直拉式或微摆，填充盖面焊条采用大西洋CHE507 Φ3.2mm焊条。适用于返修焊口打磨间隙5mm-10mm的宽间隙返修。为了能够得到最好的返修焊接效果，对焊接参数进行了多次试验调整，主要通过对焊接电流、焊接电压及焊接速度等重要因素进行调整，并对调整后的焊接效果进行逐一验证。

3.1焊接电流的参数调整

对于管线焊接中的根焊而言，焊接电流是否合适直接关系到焊口根焊的焊接质量，是焊接参数调试的重点。

首先，将根焊焊接电流采用正常返修焊接的电流范围，电流控制在75-80A，焊接电压保持原工艺要求的18-20V、焊接速度保持4mm/s不变。发现根焊内咬边严重，热影响区扩大，最终影响该焊缝的力学性能试验中焊缝冲击的试验效果[2]。随后，将根焊焊接电流调整至60-65A，焊接电压保持不变，由于电流小，所以焊接速度略微提高了1mm/s左右。通过查看根焊内部成型发现，焊缝与母材熔合线处，还是存在断续较为严重的咬边现象。最后，将根焊焊接电流调整至50-55A范围内，焊接电压继续保持在18-20V之间，焊接速度提高至6-8mm/s。通过查看根焊内部成型发现，此次根焊成型较为理想，焊缝与母材熔合线处，基本不存在咬边现象。

3.2焊接电压的参数调整

在此次试验中，焊接电压基本维持在原工艺的18-20V范围内，因为如果将焊接电压调大，焊接熔池浅且宽，不能有效的保证根焊厚度，容易造成气孔缺陷；反之，如果将焊接电压调小，则不能保证焊缝宽度，给排焊焊接增加了难度。

3.3焊接速度的參数调整

由于根焊排焊返修焊接工艺，焊条运条方式采用直拉或微摆，所以较单道根焊返修焊接工艺而言，焊接速度明显提高，仅在进行第三道根焊的时候，焊接速度比第一、二道根焊焊接速度稍有减缓，经过对试验中焊接速度的测试得知，根焊排焊返修焊接工艺中的根焊焊接速度约为6-8mm/s。运条方式简单，所以返修焊工操作难度也随之降低，同时提高了焊接速度。

3.4最终确定的焊接参数

经过多次试验，最终将根焊排焊返修焊接的焊接参数定为焊接电流50-55A，焊接电压18-20V，焊接速度由于采用直拉或微摆的运条方式，将焊接速度提高至6-8mm/s，这样既能保证焊接无缺陷，又能保证焊接速度。其他焊接层位的焊接参数基本采用原工艺焊接参数使用范围，并能够很好的与根焊排焊相匹配。

4.根焊排焊返修工艺机械性能试验结果

为了能够将根焊排焊返修工艺有依据的尽快应用到实践中，对根焊排焊返修工艺试件进行了力学性能试验。试件准备：

试验管件规格：Φ1016mm×15.9mm

试验管件材质：L450MB（X65）

试验管件焊材：根焊使用LINCOLN E6010 5+P Φ3.2mm焊条

填充盖面使用大西洋CHE507 Φ3.2mm焊条

试验焊接设备：LINCOLN DC400焊机

5.结果讨论

通过试验，返修后的抗拉强度为605Mpa，断裂在母材位置；在-20℃下焊缝中心冲击吸收能量为74.5J，熔合线为108.0J；弯曲试验、刻槽锤断试验结果均未见明显缺陷；硬度值最高210。结果表明，采用这种返修工艺下机械性能试验结果均符合标准要求。且焊接工艺操作简单，对操作人员技术要求较低；返修焊口缺陷可以清除彻底；消除管口应力集中，避免延迟裂纹的产生；返修一次焊接合格率高。

6.结束语

根焊排焊返修焊接工艺作为一种既能有效保证返修合格率，又能满足力学性能试验要求的焊接方法，将会为油气田产建中的难点重点返修做出应有贡献，有效保证各集输管线及站场的安全运行。

参考文献：

[1]张新，王民，王霞.提高高强钢厚壁管根部焊接缺陷返修成功率的措施.石油工程建设[J].2011， 37（6）.

[2]张文钺.焊接冶金学[M].机械工业出版社，1999，5，第一版.