浅谈纤维素焊条根焊在输气管道停气联头中的运用

【摘 要】 近年来输气管线的建设、投运量大幅增长，老旧输气管线的安全隐患问题现象出现频繁，进行整改的需求加大，输气管线停气联头是安全隐患整改施工的关键环节，而焊接质量是停气联头施工的重要指标，现就输气管线停气联头中焊接受某些不利因数影响下，浅谈纤维素焊条在停气联头中根焊上的运用。

【关键词】 停气联头  纤维素焊条  根焊

输气管道停气联头（以下简称停气联头），是指输送介质为天然气的在役管道遇特殊情况需停止输送，并在空载状态下，用尽可能短的时间完成局部管道设施更换的施工作业。常规状态下，停气联头焊接工序会受管内残余气流、对口间隙不均匀、壁厚不同、管口椭圆度等一些对焊接不利因数的影响，因此，焊缝的根焊层最为关键，既要保证焊透，又不得烧穿，它还是以后各层焊道焊接的基础，是停气联头中焊接难度最大的一层焊道，因此控制根焊质量是停气联头中保证焊接质量的重要保障。随着纤维素焊条在长输管道焊接中的不断推广及应用，其优良的焊接性、实用性、易操作性得到一致的认可，其焊接合格率按目前实际使用的焊口统计，达到了98%以上，通过多次在停气联头根焊中的使用，证明其良好的适应性能满足停气联头中焊接质量的要求，因其高效率的焊接速度保证了缩短施工时间的需求。

1 输气管线停气联头中影响焊接的不利因素

（1）停气联头中由于新、旧管线的管材规格、型号不同，造成管壁错边量较大、对口间隙不均匀等现象，在根焊过程中易产生未焊透、未熔合、裂纹等焊接缺陷。

（2）根焊受气流影响较大。原管线中的天然气或置换的氮气与空气的密度不一样，同段管线多处施工点相对高度差较大以及切断阀关闭不严，根焊位置会因正压或负压状况而产生气体紊流。严重时，管内存在残余天然气无法完全排空，会产生起火或打炮（指负压状况下外界空气进入管内与天然气混合爆炸）现象。从而导致根焊困难，易产生气孔，夹渣等焊接缺陷。

（3）原天然气管线经过漏磁智能检测或其它因数导致管线自身被磁化，造成焊接时出现电弧磁偏吹现象。严重影响根焊质量，易产生未熔合、气孔、夹渣等焊接缺陷。

（4）原天然气管线长期受H2S腐蚀，在设备、管线上出现局部的腐蚀、穿孔、裂纹、管壁厚度减薄、坑（点）蚀严重等现象。

2 纤维素焊条特点

（1）适用于直径大于200mm以上的管道，焊接速度快，生产效率高，焊接质量高。

（2）纤维素焊条药皮中含有30%-50%的有机物，具有很强的造气功能。焊接时产生大量的CO和CO2气体，在保护电弧和熔池金属的同时，增强了电弧吹力，保证熔滴在全位置焊接时向熔池的稳定过渡，并阻止铁水和熔渣下淌，同时有较大的熔透能力。其抗风性能较强，4、5级风以下，不用保护也可施焊，所以其电弧具有吹力大、挺度高、熔透性好的焊接特性。

（3）对管道的对口间隙要求不很严格，焊接的焊缝根部成形饱满，容易获得理想的背面成型，气孔敏感性小，还有较强的抗锈能力和抗潮性，只要包装良好，焊前一般不需烘烤，特别适于野外作业。

（4）焊接过程熔池清晰，便于全位置操作，其操作技术单一，焊工易于掌握，容易获得高质量的焊缝，是比较理想的根焊材料。

（5）熔敷金属的含氢量比较高，焊缝金属脱硫效果差，焊接时易产生裂纹。

3 焊接工艺

3.1 焊接材料

输气管线停气联头中，我们使用的焊材一般选用伯乐管道专用纤维素焊条E6010，其化学成分和力学性能见表1。

3.2 焊前准备

将管子内外坡口边缘两侧20—25mm范围内的油污、锈、水和其它污物彻底清除干净，用角向砂轮机打磨出金属光泽。消除坡口内外两侧埋弧焊缝余高20mm以上。原管线内管壁受腐蚀地方一定要先用丙酮清洗、打磨、加热去氢等处理，消除焊缝产生裂纹、气孔等缺陷倾向。

3.3 坡口技术参数（图1）

注：（1）坡口面角度22°—25°，对口间隙2±0.5mm钝边1±0.5mm。

（2）修磨时坡口面一定要平整，否则容易产生未焊透等焊接缺陷。

（3）组对错边量应小于1.6mm，组对间隙、钝边应根据错边量大小适量调整。错边量大时适当增加间隙、减小钝边。

3.4 焊接工艺参数（以φ426×7的管道为例）（表2）

4 焊接操作

（1）采用水平固定手工电弧向下焊，管口组对情况较好、管径较大时可采用两人对称同时施焊，若管口组对情况较差，可根据焊缝收缩情况来确定焊接顺序。

（2）如果管壁较厚、材质冷裂倾向大或者气温较低，焊前必须按规定进行预热。焊条引弧应从坡口内引弧，不可以在母材表面上引弧，若管线带磁可以采用引弧板上引弧再带入坡口间隙。定位焊缝应分布均匀，长度要大于100mm，保证焊透，无焊瘤，熔合良好，无焊接缺陷，并要求定位焊缝接头两端用角向砂轮机修磨成圆滑的U形，便于接好接头。

（3）焊接时应尽量从平焊位或间隙较窄处开始，平焊位应超过12点处约10mm，焊条要求和管道轴线成90度夹角，并指向轴心，焊条与工件表面夹角随着焊接位置的变化而不断改变。焊条一般不作摆动，尽量保证每次引燃后一次焊完。运条时电弧应在熔孔中，熔孔保持在焊条直径大小或控制在每侧坡口钝边熔化1-1.5mm左右为宜，速度要均匀、仰位焊接时，电弧应顶着铁水，不至于产生内凹缺陷。当间隙过大或下拉过快、熔池温度过高时可用往返运条或息弧焊操作。通过调整焊条角度、焊接速度等参数来控制熔池温度和熔孔大小，消除部分焊接缺陷。焊接过程要注意是否有电弧击穿管坡口钝边所发出的“扑、扑”声，来判断焊缝背面成形情况。在保证管内成形良好的基础上，尽量加快焊接速度，以防焊道温度过高产生塌陷。接头时，焊条运行到弧坑边缘根部时，要将电弧尽量压低，稍停一会儿，随后恢复正常运条，焊条运行到定位焊交接处，焊条向里压，稍停后向前走，收弧时不能瞬间拉断电弧，应加快速度下移，并逐步拉长电弧，直至电弧熄灭，避免形成大的收弧坑。焊缝完成总长度一半后才可撤除外对口器，且焊缝厚度不能太薄，防止裂纹产生。

（4）注意若焊接过程中出现管壁带弱磁、坡口间隙或钝边不一致，可以利用纤维素焊条吹力强、挺度高、熔透性好的焊接特性，适当增加焊机推力电流输出，使熔滴过渡时有足够大的过渡推力，能有效减小磁场、气流对焊接过程的不利影响。通过调整焊条与管道夹角角度以及保持短弧，可以使焊条电弧正常穿透坡口钝边，否则易发生内咬边、未焊透等焊接缺陷。此外，受气流影响时，除尽量压低电弧，还要求根焊最后焊接位置要合理-正压选择在上爬坡-平焊位置，负压选择在立焊位置。否则易造成内凹、焊瘤、未熔合等焊接缺陷。

5 结论与建议

（1）纤维素焊条在停气联头具有良好的焊接性能，尤其是电弧挺度强，具有一定的抗磁、抗气流等焊接特性是其它焊接方法不具备的。

（2）纤维素焊条焊接速度快，生产效率高，与药芯半自动填盖或低氢焊条填盖相结合，同其它焊接方法相比能缩短焊接时间20%以上。符合停气联头要求速度快、质量好的特点。

通过近几年输气处停气联头中多次使用纤维素焊条，其一次合格率达到98%以上，证明可提高生产效率，提高焊接质量。应在天然气管道停气联头中推广应用。

参考文献

[1]劳动人事部培训就业局编.焊工工艺学.北京：劳动人事出版社，2002.9.

[2]机械工业技师考评培训教材编审委员会编.焊工技师培训教材.北京：机械工业出版社，2001.3.

[3]高职高专规划教材.焊接技能实训.机械工业出版社，2004.1.

[4]高等工科院校教材.储运工程焊接.陕西科学技术出版社，2003.8.

作者简介：张金平（1971—），男，江苏淮阴人，高级技师，大专，专业：电焊工，工种：电焊工。