专利名称：一种单弧双丝管道全位置焊接方法
技术领域：
本发明涉及油气管道焊接技术领域，特别涉及一种单弧双丝管道全位置焊接方法。
背景技术：
随着我国能源工业的发展，石油天然气管道工程建设又迎来了一次高峰期。中亚、 中哈、中俄、西气东输二线、西气东输三线、西气东输四线等大型管道工程已经开工或正在筹划。现阶段，油气管道焊接已从手工焊接阶段过渡到半自动焊、自动焊阶段，自动焊的焊接速度快、效率高，操作简单，降低了焊工的劳动强度。随着管道自动焊接技术及设备在管道施工中的推广应用，全位置自动焊接技术已在管道施工建设中成为主流技术。目前在用的全位置自动焊工艺在施工中易出现焊缝未熔合、夹渣及气孔等缺陷，尤以焊缝未熔合缺陷为最。现有的解决方案是根据现场的检测结果，及时调整焊接参数以克服焊缝未熔合缺陷。但这种调整焊接参数的适应范围窄，对技术人员的现场调整水平要求较高。如何确定合理的管道全位置自动焊接工艺参数及相应的焊接方法，以提高管道焊接施工效率，成为了一个亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有全位置管道自动焊过程中焊缝不易熔合及焊接参数不易调整等问题，本发明提供了一种单弧双丝管道全位置焊接方法，所述方法包括对待焊接的两管道的管端分别进行坡口加工，并通过管道内对口器实现对两管道坡口处的对口 ；将待焊管口预热至50°C以上，设置单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数；利用所述单弧双丝管道全位置自动焊机对所述待焊管口，由内至外分别进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊，直至焊缝的圆周表面不低于管道外壁表面。所述两管道对口处的坡口形状为“U”型。所述单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数包括焊接电压为23 24V， 焊接电流为210 230A，焊丝直径Φ为I. 0mm，焊接速度为100 150cm/min，混合气体保护气的体积百分比为C02/Ar = 60 80/40 20。所述“U”型坡口的参数包括坡口角度A为5 7度，坡口宽度w为8 10mm， 倒角角度B为60度，倒角高度h为O. 4 O. 6mm,圆弧半径R为3. 2mm,圆弧过渡宽度q = O. Imm,钝边高度e为I. 3 I. 7mm,管口组对错边量c < I. 5mm,盖面焊宽度W1 ^ 12mm。本发明提供的单弧双丝管道全位置焊接方法，可实现双焊丝在同一熔区的同时熔融，增加了单位时间内焊丝的填充量，缩短了焊接时间，提高了焊接速度及机组日焊接环焊缝的效率。
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图I是本发明实施例单弧双丝管道全位置焊接的管道坡口剖视图；图2是本发明实施例单弧双丝管道全位置焊接的对口管道坡口剖视图；图3是本发明实施例单弧双丝管道全位置焊接的对口管道错边量示意图；图4是本发明实施例单弧双丝管道全位置焊接的焊接过程示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明技术方案作进一步描述。在管道自动焊接工艺中，由于单弧双丝非旋转管道环焊缝全位置自动焊机的焊接电流密度高、熔池自然熔宽大，因此可用于解决焊缝中出现的各种缺陷，并且还具有焊接参数适应范围宽、施工效率高等特点。本发明实施例使用该自动焊机的焊接工艺，来实现单弧双丝管道全位置焊接，以解决现有全位置自动焊工艺中出现的焊缝未熔合、夹渣及气孔等缺陷。下面以壁厚为17. 5mm、直径为Φ 1016、钢级彡X70的油气管道，一台Φ 1016带铜衬内对口器以及一台单弧双丝全位置自动焊机(包含2个焊接小车)为例，来详细阐述本发明的具体实施方案，包括以下步骤步骤101，对待焊接的油气管道I和2的管端分别进行坡口加工，并通过带铜衬的管道内对口器实现两管道坡口处的无间隙对口，对口管道I和2的错边量C彡I. 5_，如图 I至3所示。单弧双丝非旋转管道环焊缝全位置自动焊接工艺要求管道对口无间隙，且对口后坡口宽度w为8 IOmm ;单弧双丝自动焊接过程中熔池较大，为使焊接时熔渣易浮出， 采用尺寸稍大的圆弧过渡，经反复试验，选定圆弧半径为R = 3. 2_ ;结合单弧双丝自动焊机的特点及目前全位置焊接工艺常用的坡口角度，经试验选定坡口角度A为5 7度，与选定的半径为3. 2mm的圆弧相切；为使焊接时熔液能更好地熔透钝边部分及易成型，在圆弧与钝边的交界处设定一水平过渡段，其宽度q为O. 1_ ;单弧双丝自动焊具有宽熔池及深熔性，为使钝边很好地被熔透以实现管道内面的焊缝成型，经试验确定钝边高度e为I. 3
I.7mm;为了很好地实现管道内面的焊缝成型，在管道内壁管口处设置倒角，倒角角度B为 60度，倒角高度h为O. 4 O. 6_。图I中示出的坡口在保证坡口角度与管道无间隙组对坡口宽度在给定的尺寸范围内、坡口直线段与圆弧相切的前提下，钝边与圆弧的某一位置相接，且相接处设定水平过渡段，故而该坡口的圆弧段小于1/4圆。由图2可以看出，两管道对口处的坡口形状为“U”型，这种“U”型坡口特别适用于单弧双丝全位置自动焊接技术，并且与目前全位置自动焊接普遍采用的坡口形式相比，焊接坡口所需的填充容积有所减少， 从而缩短了焊接所需时间，提高了管道环焊缝日焊接的效率。步骤102，将管道I和管道2的管口预热至50°C以上，设置单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数。焊接工作参数包括焊接电压为23 24V，焊接电流为210 230A，焊丝直径Φ为I. 0mm，焊接速度为100 150cm/min，混合气体保护气的体积百分比为C02/Ar = 60 80/40 20。在焊接过程中，单弧双丝管道全位置自动焊机所使用的混合保护气体可以但不限于是CO2和Ar，还可以使用其他保护气体，例如CO2和02。通常情况下，为了使钝边更好的熔透以达到管道内焊缝最佳的成型效果，可使用较大的焊接电流及 CO2所占比例较大的混合气体保护气。在本实施例中，单弧双丝管道全位置自动焊机配备有 4台奥地利福尼斯生产的TPS3200型专用焊接电源。步骤103，利用单弧双丝管道全位置自动焊机对“U”型坡口，由内至外分别进行根3/3页
焊、热焊、填充焊和盖面焊，直至“U”型坡口处的圆周表面不低于管道外壁表面。如图4所示，在设置好单弧双丝管道全位置自动焊机的工作参数后，就可对组对后的管道1、2进行根焊3，待单弧双丝全位置管道自动焊机沿管道圆周焊接一周后停止，根焊成型后对其清根，确保清根质量；根焊完毕后，继而按顺序进行热焊4、填充焊5和盖面焊6，焊前均先按照不同焊层设定的工艺参数进行焊接参数的设置，并且焊后均应清渣，以求良好的焊接效果。其中，根焊、热焊、填充焊和盖面焊的焊接参数均为焊接电压为23 24V，焊接电流为 210 230A，焊丝直径Φ为I. 0mm，焊接速度为100 150cm/min，混合气体保护气的体积百分比为C02/Ar = 60 80/40 20。焊接小车上的焊枪的调整范围上下调整、左右调整均为± 50mm，角度调整为O 10度。在整个焊接过程中，单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接参数控制系统对焊点分布值时时测控，并经过分段插值计算对焊接速度作适时调整， 以使焊接效果更佳；焊接速度由根焊至盖面焊逐渐变慢，因为根焊处坡口窄、需要的填充量小，所以焊接速度可适当调快；而由热焊至盖面焊，坡口宽度逐渐增大、填充量亦相对增大， 为保证良好的填充效果，焊接速度应根据具体情况与要求适当减慢。此外，填充焊分多次进行，直到焊面高度与管道外表面间的距离差为1-2_时停止；盖面焊可一次或多次完成，盖面焊宽度W1 ^ 12mm。本实施例提供的单弧双丝管道全位置焊接方法，可实现双焊丝在同一熔区的同时熔融，增加了单位时间内焊丝的填充量，缩短了焊接时间，提高了焊接速度及机组日焊接环焊缝的效率，使得单弧双丝管道全位置自动焊的焊接效率比现有单焊炬管道全位置自动焊的焊接效率提高了 15%，焊接一次合格率提高1-2%，达到97%以上。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种单弧双丝管道全位置焊接方法，其特征在于，所述方法包括对待焊接的两管道的管端分别进行坡口加工，并通过管道内对口器实现对两管道坡口处的对口 ；将待焊管口预热至50°c以上，设置单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数；利用所述单弧双丝管道全位置自动焊机对所述待焊管口，由内至外分别进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊， 直至焊缝的圆周表面不低于管道外壁表面。
2.如权利要求I所述的单弧双丝管道全位置焊接方法，其特征在于，所述两管道对口处的坡口形状为“U”型。
3.如权利要求2所述的单弧双丝管道全位置焊接方法，其特征在于，所述单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数包括焊接电压为23 24V，焊接电流为210 230A，焊丝直径Φ为I. Omm,焊接速度为100 150cm/min,混合气体保护气的体积百分比为C02/Ar =60 80/40 20。
4.如权利要求3所述的单弧双丝管道全位置焊接方法，其特征在于，所述“U”型坡口的参数包括坡口角度A为5 7度，坡口宽度w为8 10mm，倒角角度B为60度，倒角高度h为O. 4 O. 6mm，圆弧半径R为3. 2mm,圆弧过渡宽度q = O. Imm,钝边高度e为I. 3 1.7mm，管口组对错边量c彡I. 5mm，盖面焊宽度wl彡12mm。
全文摘要
本发明公开了一种单弧双丝管道全位置焊接方法，属于油气管道焊接技术领域。所述方法包括对待焊接的两管道的管端分别进行坡口加工，并通过管道内对口器实现对两管道坡口处的对口；将待焊管口预热至50℃以上，设置单弧双丝管道全位置自动焊机的焊接工作参数；利用单弧双丝管道全位置自动焊机对待焊管口，由内至外分别进行根焊、热焊、填充焊和盖面焊，直至焊缝的圆周表面不低于管道外壁表面。本发明提供的单弧双丝管道全位置焊接方法，可实现双焊丝在同一熔区的同时熔融，增加了单位时间内焊丝的填充量，缩短了焊接时间，提高了焊接速度及机组日焊接环焊缝的效率。
文档编号B23K9/028GK102581432SQ20121006525
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者尹铁, 张建平, 张毅, 张连宇, 张锋, 王长江, 胡立新, 赵磊, 马志峰 申请人:中国石油天然气管道局, 中国石油天然气集团公司