对于新焊接工艺在中乌天然气管道工程中的应用 3页

56石油工程建设2010年l2月★★★★★★瓣一李加平，宋天学，马中清(中国石油天然气管道局第二工程分公司，江苏徐州221008)摘要：把内自动焊打底效率高、焊接质量好和手工半自动焊工艺成熟、填充盖面效率高的优点结合在一起，可形成一种焊接效率更高、焊接质量更好的管道焊接新工艺。文章结合中乌天然气管道工程，从坡口型式、组对方式、焊接工艺参数等方面介绍了内自动焊机打底+手工半自动焊的新工艺技术，并对工艺创新点进行了说明。关键词：天然气管道；内自动焊；半自动焊；工艺参数；创新点：施工中图分类号：TE973．3文献标识码：B文章编号：1001—2206(2010)06—0056—030引言15．9mm(或19．1mm)主管道112．9km的焊接。在中乌天然气管道工程中，管道二公司承担了1内自动焊机打底+手工半自动焊填充盖面技术B标段256km和新增段96km的施工任务。管道起内自动焊机打底+手工半自动焊填充盖面是指于布哈拉市以西70km处的ZA0199桩，止于乌哈边采用管道内自动焊机(英文缩写为IWM．即Inter境，全长608km。地形以平原、草场、戈壁和沙丘WeldingMachine)在管道内部进行根焊道焊接，然为主。在地势起伏较小的地段，工程首次采用了内后采用手工自保护药芯焊丝半自动焊从外部进行热自动焊机打底+手工半自动焊工艺，充分利用了焊、填充焊及盖面焊操作的一种新型焊接工艺。该CRC内自动焊机和手工半自动焊的优点，在No．1线工艺首次在中乌天然气管道中应用，其特点是采用施工中，仅用125个有效工日，完成了D1067mm×了自动化程度高、焊接速度快、施工质量好的管道保护层，但岩棉材料本身的机械性能对保温层的稳(3)岩棉密度对抗压强度和线性收缩率等机械定性和抵抗变形能力也有很重要的作用。岩棉材料性能有一定影响，当岩棉的密度从75kg／m，提高到羊￥￥￥羊的密度除了对导热系数产生影响外，对抗压性能和85kg／m3，岩棉块的抗压强度明显提高，线性收缩线性收缩率等也有一定的影响。从表2的两种不率略微降低。同密度岩棉制品的各种性能参数的比较可以看出．参考文献：75kg／m岩棉的导热系数和线性收缩率比85kg／m【1]GoldsteinRJ．Eeke~ERG，IbeleWE，eta1．Heattransfer-a的岩棉略微偏高，抗压强度则显著降低。其中reviewof2001literature[JJ．InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2003，46：1887—1992．75k咖岩棉的抗压强度略低于美标中的相关要求。[2]宋世林．岩棉与矿渣棉性能差异研究[J]．非金属矿，20Ol，24(1)：由此可见，岩棉制品的密度不但对导热系数影1l—l4．响较大，对保温层的机械性能影响也很显著。[3]ZhangBo-Ming，ZhaoShu-Yuan，HeXiao-Dong．Experimentaland4结论theoreticalstudiesonhigh—temperaturethermalpropertiesoffibrous(1)岩棉的密度对导热系数有显著影响，密度insulation[J]．JoumalofQuantitativeSpectroscopy＆RadiativeTransfer，2008，109：1309—1324．为80kg／m左右的岩棉，其导热系数最小，在此基础上降低或增加密度都会使岩棉的导热系数增大。作者简介：韩长军(1967-)，男，河南洛阳人，高级工程(2)在密度一定的条件下，岩棉的导热系数与师，1990年毕业于大庆石油学院石油机械专业，硕士，现使用温度近似呈线性关系，导热系数随温度的提高从事石化行业设备设计及项目管理工作。而增加。收稿日期：2010—03—24\n第36卷第6期李加平等：新焊接工艺在中乌天然气管道工程中的应用57内自动焊机进行根焊焊接，根焊效率明显提高；热1．3焊接工艺参数焊、填充和盖面焊接则采用目前操作简单、焊接质1．3．1焊接材料(见表1)量好、效率较快的手工自保护药芯焊丝半自动下向表1焊接材料焊接工艺．两者结合，优势互补。规格型号备注ER70S—Gf1．5kg盘1击0．9mm根焊1．1坡口型式E81T8一G(5．6kg盘)击2．0mm热焊、填充、盖面结合手工半自动焊V型坡口和全自动焊复合坡口的各自特点，内自动焊机打底+手工半自动1．3．2根焊参数焊填充盖面工艺采用了复合坡口型式，见图1。坡在中乌天然气管道施工中。内自动焊机采用口采用坡口机现场加工，内坡口面为满足内焊机的CRC全自动内焊机，由4台林肯焊机提供焊接电焊接采用V型，外坡口则采用U型以确保热焊焊源(其中一台用于内焊道修补)，内焊机设6个枪透和填充、盖面焊接质量。头，将圆周分成6等份，6把枪头各负责60。，每把焊枪都有单独的控制电路板，自成系统。焊接过程中1、2、3号焊枪先打火焊接，顺时针完成焊接，接着6、5、4号焊枪打火开焊，逆时针完成焊接，这样完成一道根焊道的纯焊接时间为94S。根焊时6把焊枪参数的设置根据位置不同而不同，主要体现在送丝速度和焊接电流方面，焊接速度由旋转大盘统一控制，各焊枪的焊接速度全部一致，其参数范围见表2。1．3．3手工半自动焊参数图1坡口型式手工半自动焊采用林肯焊机供电，送丝系统为1．2组对方式LN一23林肯送丝机。为确保热焊与根焊间焊道焊透管口组对采用内自动焊机自带的对口器，对但又不致烧穿，热焊焊接电流和电压的选择尤为重口间隙要求为0～0．5mm，在实际施工中一般要，一般采用大电流、高速度进行焊接，其他的填均采用零间隙组对，内坡口角度为37．5。，钝边充、盖面焊就按正常的手工半自动焊操作即可。手1．8mm．外坡口底部弧度R为3．2mm，上部为工半自动焊包括热焊1遍，填充焊3～5遍(根据10。，管壁厚度为15．9mm或19．1mm，组对时错壁厚不同而不同)，盖面焊1遍，不需要排焊，焊边量≤3．0mm接参数见表3。表2中乌天然气管道CRC内自动焊参数送丝速度／焊接速度／保护气体焊枪编号焊材牌号直径／mm极性焊接电流／A电压，V(×25．4mm／min)(×25．4mm／min)气体配比流量／(L／min)1l8O～21018～22380～4002200～23020～24400～4203ER70S—G0．9DC+18O～21O18～22380～40065～8575％Ar-I-25％CO230～404180～21O18～22380～4005200～23020～24400～4206180～21018～22380～400表3中乌天然气管道手工半自动焊参数焊道焊材牌号直径／送丝速度／焊接速度，mm极性焊接电流，A电压，v(焊接方向×25．4mm／min)(×25．4mm／min)热焊E81T8一G2．ODC—240～28018～22100～12025～3O下向焊填充E81T8一G2．ODC—260～28018～2490～1l020～28下向焊盖面E81T8一G2．ODC一220～24O18～2285～1o015～25下向焊\n58石油工程建设2010年12月2内自动焊机打底+手工半自动焊技术的创新点2．6施工工效明显提高(见表4)2．1内自动焊机打底+手工半自动焊技术在长输表4GMAW+FCAW_s和SMAW+FCAW工艺有效时间比较管道施工中首次采用序号工序GMAW+FCAW—SSMAW+FCAW—S备注手工药芯焊丝半自动下向焊的工艺成熟、填名称的有效时间／min的有效时间／min盖效率高，与管道内自动焊机的打底效率高、质l组对2～32～3量好的特点相结合，形成了一种新的管道焊接工GMAW预热温2预热1度为≥6O℃艺模式，并首次在中乌天然气管道中得以应用和～23～5SMAW预热温推广。度为≥1o0℃3根焊接1含清理内焊机2．2采用内自动焊机打底。施工工效明显提高．5～25～7枪头时间根据现场实际测算，采用内自动焊机打底工艺4清根04～6完成直径1067mm管道根焊的时间平均为94S；合计4．5～714～21而同样的管径。采用直径4．0mm纤维素焊条。3名电焊工同时进行根焊，完成一道焊口所耗用的时管道施工工效的直接影响因素包括：组对时间平均为5min。间、预热时间、根焊时间、根焊清根时间，这4道2．3根焊道不需进行打磨清渣工序所耗时间的长短。直接影响着单位时间内完成管道内焊机采用气体保护方式进行焊接，根焊焊口的数量。以内自动焊机打底+手工半自动焊道表面及背面均没有焊渣，无需清渣。而采用手工(GMAW+FCAW—S)和手工下向焊打底+手工半电弧焊打底工艺时，则必须在根焊道完成后花费4自动焊(SMAW+FCAW—S)作比较，见表4，可～6min进行清渣处理。以看出，采用内自动焊机打底+手工半自动焊工2．4填充金属量少，填充盖面时间短，减少材料艺的有效时间为手工下向焊打底+手工半自动焊成本工艺的1／3左右。采用内焊机打底+半自动焊工艺时，钢管采3内自动焊机打底+手工半自动焊技术的应用情况用双面坡1=I型式，即管内侧为V型坡口，管外侧在中乌天然气管道工程中，管道二公司IWM为U型坡口。而管道施工中最常使用的手工电弧机组采用内自动焊机打底+手工半自动焊技术，焊打底+半自动焊工艺一般均采用单面V型(带钝于2008年11月25日正式打火开焊，在前期混合边)坡口。以D1067mm×15．9mm钢管为例，采气供应不足和设备故障频繁的情况下，项目部仍坚用内焊机打底+半自动焊工艺焊接一道焊口所需持推广该工艺，12月15日，机组趋于正常，焊接的填充金属量可节省约1．21kg。速度和质量逐步提升。2009年5月，IWM机组以2．5焊接质量高月焊接焊El3069道，日平均焊接焊El99道的好手工电弧焊打底，焊接质量受人为因素影响成绩受到业主、局EPC项目部一致好评。机组于较大，根焊道常出现的焊接缺陷种类较多，如未5月22日一举创下日焊接158道口的中亚管道全焊透、单边未熔合、咬边等。而采用内焊机进行线该工艺施工的最高纪录。截至2009年l2月30根焊，因为完全是全自动的机械化焊接，人为因日，管道二公司IWM机组在中乌管道工程施工中素影响较小，所以焊接质量容易得到保证。另外累计焊接道口长度178km，焊接一次合格率由于内焊机根焊时采用零间隙组对，根焊道厚度95．5％均可达到3．5mm左右，热焊时不容易产生烧穿或内凹等缺陷。而手工电弧焊打底时，根焊道厚度作者简介：李加平(1974-)，男，湖北仙桃人，工程师，1998年毕业于中国石油大学，现主要从事管道施工管理往往会因焊接速度的快慢而厚薄不均；当根焊道工作。偏薄时，热焊时便容易产生烧穿或内凹等缺陷。收稿El期：2010—01—19