压力钢管安装中埋弧自动环缝焊接技术分析

张良鑫

摘要：压力钢管安装中最关键的工序环节就是焊接环节，特别是压力钢管制造过程中。选择适宜的焊接方式能够有效的提升生产效率及速度，更能够为总体压力钢管制造质量和环境保护等提供强有力的保障。本文分析了压力钢管安装环缝洞内埋弧自动焊，并提出了实用性技术策略。

关键词：压力钢管；环缝洞内；埋弧自动焊

前言

近年来国内焊接技术发展迅速，埋弧焊钢管性能极好，在未来输送流体管道中具备很大的发展潜力，埋弧自动焊技术被广泛应用于长输油气管道。目前，使用最广泛的就是直缝埋弧焊钢管，其成型及焊接通常是分开展开的，焊接作业不会受到成型操作所带来的各种制约，是在进行内焊之前就施行了预焊，焊接位置都是在平面上展开，焊缝表面轮廓非常理想，更易实现自动化，这样就充分的确保了焊缝综合质量。因此，分析压力钢管安装环缝洞内埋弧自动焊技术是有着极大的现实意义。

一、压力钢管焊接概论

长时间以来国内的压力钢管焊接往往都是使用传统式、简单化且极为繁杂的手工电弧焊，很少会运用埋弧焊，压力钢管安装环缝洞内埋弧自动焊方面技术较少。随着国内水电建设发展进程持续加快，较大直径厚壁压力钢管制安焊接必定运用非常先进的自动化焊接技术来充分适应于目前的生产需求。

70年代中期，国内各个行业就已经着重于自动立焊以及较小直径管道全位置自动焊等。并且，在船舶、球罐以及油管和压力管道上深层研究使用自动立焊及横焊或者是全位置自动焊等各类先进技术，不过纵观这些年的相关理论性研究和实践工作以及最终的使用成果。关于工程建设方面，因为其往往受到各方面因素及条件的制约，推广及运用进程极慢。通过国内诸多行业及部门相关安装施工企业和高等院校或者是焊接研究院调研及有关科技文献的检索，了解了关于水电站压力钢管全位置自动焊方面的资料。我国也不断的在石化部门引进发达国家的设备以及使用自保护药芯焊丝于球罐及油管的焊接方面，展开了全位置自动焊技术运用。

二、压力管道环焊缝

1、压力钢管安装工程焊缝基本分类

一级焊缝，相关钢管管壁处纵缝，预留环缝以及凑合节合拢环缝和引水支管末端两节钢管全部环缝，或者是钢管及岔管管壁环缝和尾水钢管及尾水管临近两节钢管全部环缝，还有加劲环以及止推环和止水环与管壁之间存在的组合焊缝，还有人孔颈管存在的对接焊缝，人孔颈管及顶盖与管壁存在的连接焊缝；二級焊缝，除过一级焊缝之外的相关管壁环缝，加劲环以及止推环与止水环所存在的对接焊缝。

2、压力管道环焊缝基本要求

依据相关施工要求，加劲环及管壁组合焊缝通常规定是要开坡口式全熔透型的以及焊缝，也就是要展开清根处理，焊接完毕之后再依据一级焊接要求展开超声波或者是射线等有效无损检测，所以加劲环和管壁组合焊缝均是要运用传统式焊条电弧焊展开手工焊接，该项工作展开时需要多名焊工及气刨工或者是电焊机等诸多人员和设施设备的投入，还有就是在进行背缝清根时会对相关母材造成损伤，且施工难度较大，这就会影响总体压力钢管制造工序进程。为了确保施工质量及缩减施工的难度和充分推进施工进程，把压力钢管全部加劲环及管壁组合缝从之前所规定的一级焊缝改变为能够充分满足所规定的焊角高度角焊缝。

具体化规定为：全部直管加劲环角焊缝焊接技术和外观质量依据二级焊缝进行控制，其焊角高度应充分满足钢板厚度二十毫米之上焊角高度是十六毫米，对应板厚十八毫米为十四毫米，还有板厚十六毫米为十二毫米；并且，全部弯管加劲环角焊缝焊接技术和外观质量依据二级焊缝进行控制，其焊角高度应该充分满足0.7倍相关加劲环厚度。

3、水平段焊接技术

首先，预热及层间温度按照焊接试验及相关资料确定，其特征是内、外环缝同时共用，对需要后热的场合也适用，钢管转动过程中进行加热。其次，手弧焊打底。坡口尺寸无法满足直接埋弧焊的时候，用手弧焊进行打底操作。如果钢管安装的环境比较潮湿，坡口及钝边容易锈蚀，比较难清除，此时从内面打底，可以避免缺陷产生。第三，选择焊头结构。适合钢管埋弧焊的焊头结构分为悬臂式与小车式两种。小车式焊头对钢管壁薄、直径大、精度差、易跑偏的场合比较适合，特点是不需要固定焊头的装置。缺点是速度调节复杂，需要焊工经验丰富。悬臂式焊头的应用范围与特点和小车式焊头相反，不做赘述。第四，焊丝偏移。内面坡焊，如果偏移量比较大的话，容易产生裂纹、烧穿及焊道变凸等，外面尽可能接近中心位置，如果过于下坡，容易产生夹渣。第五，环缝收尾连接部位的处理。不管是在钢管内部还是外部的环缝，在开始焊接的时候，要立即对起弧部位进行打磨，如果没有及时打磨，在台车回转一周后继续打磨，将多余部分磨除。为了防止处理接续位置和停车的麻烦，除盖面层与大地层外，在熟练的基础上将中间各层连续进行螺旋形施焊，在错层时对机头的位置要及时调整。第六，后热。对后热温度的考虑结合预热温度、钢种、焊接环缝条件、钢板厚度及钢材焊接行等因素确定。

三、实例应用

1、埋弧自动焊及焊条电弧焊

通常钢管厂往往承担着工程的引水和尾水体系全部压力钢管制造工作，加劲环角焊缝一般较长。并且压力钢管制造工序极为复杂和其质量要求较高，生产任务量往往很大，工期也是非常紧张，因此就应该对各个子工序施工展开施工优化以便于充分确保质量，有效的适应于施工任务。

所以钢管厂关于加劲环角焊缝焊接方式上往往会使用埋弧自动焊接技术来充分强化加劲环角焊缝焊接，及传统式焊条电弧焊各个方面比较，其外观及成型和质量与环境保护以及资源的投入等各个方面均是极具优势的。

2、环缝焊接工艺实施措施

关于焊接双面非对称坡口焊接，通常应该先将焊深坡口侧位置，再是较浅坡口侧及最终焊接深坡口其余焊缝，务必要确定好对应节点的形式及焊缝布置和焊接顺序，并且运用能量密度较大的焊接方式。通常在焊接较大型及厚板构件的时候，往往会运用分部组装式焊接，分别合理的矫正形变之后再开始整体焊接施工方式，先焊接纵缝，再焊接环缝焊接顺序。或者是有时为了降低焊缝的应力使用锤击焊缝消应力方式。

关于钢管施焊时，相關直管纵缝和对接环缝以及弯管纵缝焊接通常是使用埋弧自动焊接方式，弯管环缝是使用手工电弧焊方式，一般定位焊均是使用二氧化碳气体保护焊方式，加劲环及止水环等对应附件焊接通常都是手工电弧焊接方式。

如图1所示，环缝焊接坡口形式简示图。

可以说环缝焊接是经由跨中接口位置逐渐的向两边方向进行施工。为了确保钢管的最终线型，经过焊接形变规律分析，并且规定了单条环缝焊接顺序是底板对接和斜底板、斜顶板对接，最后是顶板对接。在进行焊接之前应采取有效措施将端口之间的间距进行合理调节，并利用较大型的定位码板进行对应焊接缝隙与接头错台展开二次调节及码固，对于错台量过大的则选择运用千斤顶进行调节，促使环缝处于相关规定要求范围之内，对接焊缝间隙通常要保持在6±2间。并且，对焊缝和周围范围之内的油及锈，或者是污染物质实行打磨清理，最终通过专业检查以及相关人员确认之后再进行焊接操作。

3、H型钢管埋弧自动焊接方式

焊接之前应该重视其焊接位置的清洁程度及坡口位置氧化皮和水分，或者是表面有无存在锈蚀，在有必要的情况下通常是使用手工清除及乙炔与氧同时烘烤的方式来处理。翼缘板焊接操作前务必要实行预热，以便于保持恒温状态下半个小时后在施以预热。在实行H钢管焊接前，因为该钢管通常会有着45°倾斜角焊接，通常这时的焊丝往往是要保持在垂直状态下，不过这时熔池总是处在水平状态下的，进而确保了焊接工艺及质量。通常是使用手工电弧焊方式施以封底焊，在第一道焊接程序时，应该重视封底焊后面是要施以碳弧气刨来进行彻底清理的，这样才可以进行下一步操作，以便于确保裂纹。在开始焊装时，应该添加焊弧板以及引弧板，充分避免焊接出现缺陷。通常要避免焊接形变现象，往往是对每根H型钢管运用施焊技术。并且，在展开第一道焊缝工序时应采用小规范操作。

4、实例

取压力钢管一节，其管长为3000毫米，板厚为30毫米，内径为5400毫米，对应一圈加劲环的长度为17000毫米，且其焊角高度为16毫米。

4.1焊条电弧焊焊接

该焊接方式需要投入六名焊工以及六台电焊机，其时间均是上午的七点至下午的5点，焊材大约需要60千克，耗电为816°左右，并且对于焊工人员技术水平的要求较高，其相关焊接外观的成形不太稳定，极易出现咬边及焊渣或者是焊瘤等现象，还有就是焊条电弧所产生的有害气体以及烟尘会对相关施工人员的身体带来伤害或者是周边空气环境形成极大的污染，这时就需要进行通风及排烟等相关设施投入。

4.2埋弧自动焊接

该焊接方式需要投入2名焊工以及1台埋弧自动电焊机，相关时间为上午七点至中午的十一点，焊丝大约是需要30千克及焊机是20千克大概，整体耗电是276°，最终的焊接成型美观且外观出现不足的情况极少，埋弧自动焊焊接技术没有烟尘或者是有害气体，不会对相关施工人员的身体造成伤害，也不会影响周边空气环境。

结语

总而言之，使用埋弧自动焊焊接技术展开加劲环角焊缝焊接整体优势是大约缺陷的，在未来焊接施工过程中会不断普及并广泛应用。压力钢管安装环缝焊接已经使用埋弧自动焊展开焊接，不管是经济或者是资源的配置以及环境保护等各个方面都有着很大的作用及优势。所以，压力钢管环缝焊接使用埋弧自动焊焊接方式应该持续推广与运用，充分普及至各类工程项目中，充分确保钢管质量及科学安排和成本节约与促进工程进程等方面，科学有效的将此焊接工艺使用于各项施工中，以便于促进国内压力钢管安装环缝洞内埋弧自动焊的发展。

参考文献

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