直缝焊管预焊缺陷对埋弧焊质量的影响及控制

1、焊管第30卷第4期2007年7月79经验交流直缝焊管预焊缺陷对埋弧焊质量的影响及控制李东,(摘要:,介绍了预焊作业中常见的气孔、。分析了焊接缺陷对埋弧焊质量的影响。通过对,。关键词:;预焊;焊接缺陷;质量控制中图分类号:TG441.7文献标志码:B文章编号:1001-3938(2007)04-0079-040前言现代直缝埋弧焊钢管(UOE,JCOE)的制造工艺中,均设置连续预焊工序。其作用是对成形后的管坯进行定型、成形缝定位和内焊封底,以保证钢管外形尺寸和有利于管内焊接,从而提高焊管质量和生产效率。但在预焊作业过程中,因各种因素的影响,有时不可避免地会产生焊接缺陷。这些缺陷往往又直接导致钢管内

2、外埋弧焊缺陷的产生,因而提高直缝埋弧焊管质量必须控制好预焊质量。图1五组压辊式预焊机示意图1预焊工艺过程及特点坡口角度、管坯形状、开口沿管坯长度方向扭曲及1.1预焊工艺过程两侧板边不平等因素的影响,合缝后的成形缝质量不太稳定,变化较大。焊接时需要对管坯合缝变化、电弧的稳定状态、焊缝位置的偏离等情况进行实时跟踪和相应调整。因而预焊具有焊接速度快、影响合缝质量因素多、变化和调整随机性强等特点。图1为五组压辊式预焊机示意图。成形后的管坯经输送辊道运送到预焊机的焊枪下,升起旋转辊,旋转调整开口位置至焊点处(12点钟位置),顶压两侧压辊和上压辊使管坯合缝,下落焊枪对缝和调整跟踪焊缝,打开保护气体和冷却水

3、,起动焊接,焊接状态监控,焊至管终端熄弧停焊(自动延迟停气),抬起焊枪和顶压辊,钢管送出2预焊常见缺陷及对埋弧焊质量的影响2.1预焊常见缺陷预焊机,管端和缺陷补焊。1.2预焊工艺特点预焊采用Ar+CO2混合气体保护焊,在合缝后以较快速度移动的管坯上进行连续焊接。由于由于预焊自身的特点,在作业时常常会产生背面焊瘤、烧穿、错边、焊偏、断焊(断弧)、焊缝余80焊管2007年7月高过低或过高、气孔及夹渣等缺陷。其中烧穿、断焊(断弧)较容易被发现,及时采取补焊修复,一般不会对内外焊质量产生较大影响。2.2预焊缺陷对内外埋弧焊质量的影响(1)背面焊瘤背面焊瘤对内焊缝质量、跟部或下部(见图3),与焊缝表面相

4、对较近。而且外焊热输入较大,液态熔池金属在高温停留时间较长,气体和非金属夹渣物容易逸出。因而外焊缝较少产生气孔和夹渣缺陷。踪及焊接过程的稳定性将产生较大的影响。内焊的焊枪头部一般装有导向轮,以稳定焊头和导向跟踪。当导向轮在坡口内遇到焊瘤时,焊头将突然升高,焊丝空间位置(焊丝伸出长度和间距)和电弧长度将发生急剧变化,渣、未焊透、燃烧至焊瘤处时,甚至发生短路熄弧,一处焊瘤往往可能导致两处内焊缺陷。(2)错边错边对内外焊缝的熔深和断面几图2预焊气孔在内焊缝中的位置何形状将产生不利的影响,错边超差将直接导致焊管降级或报废。(3)焊偏、焊缝余高过低或过高焊偏、焊缝余高过低是内焊产生烧穿、裂纹等缺陷的主要

5、因素。焊偏和余高过低实质上是封底焊缝厚度减小或无封底焊缝(严重焊偏时),同时也将引起成形缝的拘束强度降低,因而内焊时很容易产生烧穿和裂纹缺陷。焊缝余高过高将引起外焊熔深减小和焊缝超高。(4)气孔、夹渣预焊缝的气孔、夹渣是引起图3预焊气孔在外焊缝中的位置3影响预焊质量因素及控制措施在直缝埋弧焊管制造过程中,影响预焊质量的因素有坡口、管形、焊接区清洁程度、焊接材料、焊接工艺、补焊工艺方法、操作技能等。3.1坡口内外埋弧焊产生气孔和夹渣缺陷的主要原因之一。预焊缝气孔大多数分布于焊缝内部,即内气孔(少数气孔为表面气孔)。夹渣一般存在于手工补焊焊缝根部。内焊时,电弧可使焊缝根部和下部的预焊缝气孔、夹渣熔

6、化或部分熔化掉(见图2)。由于被熔化的气孔、夹渣在内焊缝根部,其气体和非金属夹渣物逸出焊缝表面的距离相对较远,需要的时间也相对较长,而且内焊的热输入一般较小,液态熔池金属在高温停留时间也较短,加之外界因素的影响(焊接规范不稳定、焊臂抖动、管内不平等),很容易使气体或非金属夹渣物被“围困”在焊缝金属中,形成焊缝近表面气孔或夹渣缺陷。这也揭示了在实际生产中,内焊缝点状缺陷(气孔、夹渣)较多,且绝大部分分布于焊缝近表面的原因。未被内焊熔化的气孔、夹渣,一般在外焊缝中坡口中的钝边角度(钝边应与焊缝中心线平行,见图4(a)、钝边厚度等尺寸选择不合理,对合缝质量、焊缝成形及焊接过程的稳定性将产生不利的影响

7、。钝边角度过大,合缝后成形缝将形(见图4(b),预焊时容易产生焊成“内喇叭口”瘤和烧穿;钝边角度过小(负角度时),成形缝将(见图4(c),使焊缝余高降低,形成“外喇叭口”甚至产生未填满的缺陷(焊缝过低)。外喇叭口过大,会引起电弧燃烧不稳定,产生“放炮”现象(焊丝短路爆断),影响焊接过程正常进行。钝边厚度过小也易产生烧穿缺陷。因而在直缝焊管制造中,应根据管径、壁厚、成形方式等不同工艺条件,选择合理的坡口尺寸,并应控制好尺寸精度。预焊作业中若产生烧穿、焊缝余高过低、焊瘤等质量缺陷应及时进行修补和清除。第30卷第4期李东等:直缝焊管预焊缺陷对埋弧焊质量的影响及控制81清除干净。3.4焊接材料(1)保

8、护气体预焊保护气体纯度对焊接质量有较大的影响。若气体纯度不高,含水份较多,焊缝容易产生气孔缺陷。预焊使用的保护气体纯度一般要求为:Ar99.7%,299.5%图4成形缝示意图1。而且CO2(12h)后,。(2)焊丝预焊采用Ar+CO2混合气体保护23.2管形要的影响。图55(为板边弯曲变形过量,合缝后将形成“4(b)。预;图5(b)为板边弯曲变形过小,管形的开口两板边外翘,合缝后形成“外喇叭口”成形缝(见图4(c),即所谓的外“噘嘴”成形缝。这将导致预焊余高过低和电弧燃烧不稳定。图5(c)为两侧板边弯曲变形不一致,管坯的两板边不平行,合缝时容易产生错边。此外,管坯开口量过大或过小,两侧板边沿长

9、度方向高低不平等,均容易造成焊缝错边缺陷。因而控制良好的管坯形状是提高预焊质量的重要措施。,进一步去除水份,防止气孔的焊,电弧仍然有较强的氧化性,容易使焊缝增氧和合金元素烧损1。若焊丝中没有足够数量的脱氧元素(Mn,Si等),焊接时会增加产生气孔倾向。因而在焊接一般低碳钢或低合金钢时,可选用含Mn,Si等脱氧元素较高的焊丝。如H08MnSiA,H08Mn2SiA等。但是,电弧的氧化性,随着Ar气混合比的增加而降低。管线钢一般含碳量较低,低温冲击韧性较高。焊接这类钢时,可以选择与母材成分相近、强度相等的焊丝,并适当提高Ar气的混合比例,也可获得良好的焊接质量。如X60级管线钢管,笔者采用H08C

10、,<3.2mm焊丝,匹配65%Ar+35%CO2混合保护气体进行预焊,焊缝质量良好,各项力学性能均满足标准要求。3.5焊接工艺参数预焊工艺参数主要有:焊接电流、电弧电压、焊接速度、焊丝直径、焊丝伸出长度、焊丝倾斜角度、保护气体混合比、气体流量等。焊接工艺参数图5三种不良管形示意图选择不当容易造成焊缝产生各种焊接缺陷,甚至影响焊接过程的正常进行。因而预焊工艺参数,一般是通过焊接工艺试验确定,并编制成工艺文件进行控制。需要说明的是,预焊作业中,应及时清理黏附在喷嘴上的飞溅,防止喷嘴堵塞,影响气流对熔池的保护而导致焊缝气孔缺陷的产生。3.6操作技能控制管坯形状最重要的是:选择适宜的预弯压模或旋

11、弯芯轴直径(旋压式JCO成型法),使两板边弯曲变形的弧度相等,而且与理想圆弧基本一致。其次是在成形过程中沿圆周方向均匀且有足够量的弯曲变形,以使管坯有良好形状和适宜的开口量。良好的管坯形状应该是:接近理想的圆,两侧板边平行,沿长度方向平直,开口量30120mm。3.3焊接区的清理预焊质量在很大程度上取决于操作者的实际操作技能。例如:合缝的调整、错边的调整、跟踪调整及焊接过程中的监控及调整等,主要由人工操作完成。为了减少或避免人的操作因素对质量造成的不利影响,对操作者应进行培训,并加以考核,合格后方可上岗。焊接区的油污、铁锈、氧化铁等污物是产生焊缝气孔的主要原因之一,因而在预焊之前应彻底82焊管

12、2007年4结语7月3.7管端处理及缺陷的补焊钢管两端的预焊盲区及烧穿、断焊(断弧)、焊偏、余高低等缺陷部位需进行手工补焊。补焊焊缝一般容易产生气孔、夹渣缺陷。而且焊缝表面质量和外形尺寸也与自动焊缝相差较大。特别是采用手工电弧焊时更为严重,因而预焊的补焊应采用手动CO2气体保护焊,并对焊接材料,工艺参数、补焊方法等进行工艺控制,以获得与自动焊缝基本一致的质量。3.8埋弧焊工艺直缝钢管预焊缺陷将直接影响内外埋弧焊的质量。通过对坡口角度和尺寸、管坯形状、焊接区清洁度、焊接材料、焊接工艺参数、操作方法、补焊等各道工序的质量控制,可有效地减少预焊缺陷的产生。,影响。:1傅积和,孙玉林.焊接数据资料手册

13、M.北京:机械工业出版社,1994,148-153.2潘际銮.焊接手册,第1卷.焊接方法及设备M.北京:机械工业出版社,1992,168.陷,但在实际生产中,、夹渣等缺陷存在。根据预焊缝气孔、夹渣在内外焊缝中分布的特点,内焊工艺应在线能量不变的情况下,采用稍慢的焊速焊接,以延长熔池高温停留时间;外焊应采用较大的线能量,以增大焊缝熔深和熔池温度,利于气孔、夹渣的熔化和逸出。从而消除预焊气孔、夹渣对埋弧焊质量的影响。作者简介:李东,焊接工程师,长期从事螺旋焊管和直缝焊管埋弧焊工艺技术及工艺开发工作。收稿日期:2007-01-15ISO出版新的油气输送钢管国际标准国际标准化组织(ISO)第67技术委

14、员会(TC67)是石油、石化和天然气工业用设备材料及海上结构技术委员会。其第2分技术委员会(SC2)是管道输送系统分技术委员会。SC2下属十多个工作组分别负责管道阀门、管线钢管、管线焊接、水下阀门、管道阴极保护、输送管的外部涂层、管道寿命和管道内部涂层等国际标准的制修订工作。SC2第16工作组(WG16)的28名专家在工作组召集人来自英国的JohnHammond先生的带领下,经过近4年的工作,已完成ISO3183系列标准的修订,其最终草案(FDIS)于2006年911月发出,进行投票,并以95.45%的赞成票率得以通过。ISO3183:2006石油天然气工业管道输送系统用钢管已于2007年3月

15、15日正式出版。ISO3183:2006标准共分14章,具体为:1.范围;2.一致性;3.引用标准;4.术语和定义;5.符号和缩略语;6.钢管级别、钢名称和交货状态;7.购方提供信息;8.制造;9.验收极限;10.检查;11.标记;12.涂层和螺纹保护。并有规范性附录12个,分别为:附录A.对接管规范;附录B.PSL2钢管制造工艺评定;附录C.表面缺欠和缺陷的处理;附录D.补焊程序;附录E.非酸性和海洋服役条件钢管的无损检测;附录F.PSL1接箍要求;附录G.抗延性开裂性能PSL2钢管;附录H.酸性服役条件PLS2钢管的订购;附录I.按过出油管(TFL)订购的钢管;附录J.海洋服役条件PSL2

16、钢管的订购;附录K.酸性和海洋服役条件钢管的无损检测。资料性附录2个,分别为:附录L.钢牌号;附录M.ISO3183与其源文件间的术语对照。ISO3183:2006将ISO3183.1,ISO3183.2,ISO3183.3和API5L整合、修订为一个标准,加入L625,L690和L830三个新钢级及相关内容,并根据钢管级别、钢名称、交货状态、化学成分和对钢管性能的不同要求将钢管分为PSL1和PSL2两种水平。同时针对在酸性、海洋服役条件的钢管提出较普通服役条件钢管更为严格、全面的要求。该标准的出版和实施,将对国际、国内石油天然气输送管道用钢管的制造,输送管道建设、管线钢研制和制造产生重要影响

17、。(宝鸡石油钢管有限责任公司王慧供稿)92焊管2007年CauseAnalysesofTransverseCrackOccurredinProductionofSeamlessERWPipeof20SteelLIUHui2yi7月AbstractID:100123938(2007)04200662EAAbstract:ThisarticlebrieflyintroducesproductionprocessflowanditsmainequipmentsofseamlessERWpipeof20steel,andanalyzescauseoftransversecrackoccurredinp

18、roductionofseamlessERWpipeof20steel,andgivesoutthemainmeasurestosolvetransversecrack.Itisefficienttoeliminatetheoccurrenceoftransversecrackonweldbymeansofoptimizingwelding,sizingprocessandstrictlycontroltoinclusionsclassofrawmaterial.Keywords:ERWpipe;transversecrack;inclusionsclass;optimizingwelding

19、processProcessParametersOptimizationofHighSpeedWeldingwithDoubleWiresforSpiralSubmergedArcWeldedPipeHUDe2hu,ZHAOWei,NIUHui,ZFengAbstractID:100123938(2007)04200692EAAbstract:Thisarticleintroducesoptimizationandselectionofeachprocesssweldingwithdoublewiresindetailandproposestoadoptingmatcheddirectcurr

20、entplusalternativetompedgeswithdissymmetryX2bevel,tocontrol2lingeccentricitydistanceofinsideweldingonlywithin030mmweldingslightlylargerthanthatofinsideweld2ingaswellaskeepingsamedistancebetweenandsameangleofweldingforoutsideandinsidewelding,andangleoffrontwireis3°6°andangle°,ongationo

21、fweldingwireforoutsideandinsidewelding.Italsoemphasi2zesselectionandmatchingprincipcurrentandvoltagetodoublewiresandputsforwardtocontrolpointsofimprovingqualityofdoublewires.Keywords:spiralidoublewireswelding;groovetype;eccentricity;distancebetweenweldingwires;angleofweldingwire;elongationofweldingB

22、asicCharacterandOperationalPointsofWeldUltrasonicTestingSHENYing2hua,HUJianAbstractID:100123938(2007)04200722EAAbstract:Itstatescompositionelementsoftestingsystemthroughanalysistoprincipleofweldultrasonictestingandoperationalprocessoftestingsystemandsummariesrelationamongbasiccharacteroftestingsyste

23、m,determinantofdefectandevaluationofweldingqualityandexistedmainis2sues,andalsoproposesapproach,directionandmethodstocontrolallconstituentelementsduringtestingprocessinordertoimprovereliabilityofweldultrasonictesting.Keywords:weld;ultrasonictesting;characteroftesting;operationalpointsDeterminationof

24、ResidualStrengthforCorrosionPipelineandRebuildMeasuresZHANGZhen2yong,GUOBinAbstractID:100123938(2007)04200752EAAbstract:Thisarticleintroducesthegeneraldevelopmentofevaluationmethodsofpipelineresidualstrengthandalsopresentsmethodsofdetermi2ningmainparametersforevaluationofresidualstrength.Italsotakes

25、rebuildprojectofQinhuangdao-Beijingoiltransmissionpipeline,whichwascompletedandputintouseinJune1975,asexample,andanalyzescorrosionstatusofoneofpartialpipeline,aswellasdeterminesresidualstrengthofthispartialpipelinethroughactualcalculation.Andproposespecificrebuildmeasuresbasedonitsresidualstrength.T

26、hiswillbehelpfultore2buildofChinaexistinglong2distance,oldoil&gastransmissionpipelineunderservice.Keywords:oil&gaspipeline;corrosion;residualstrengthAffectsandControltoWeldingQualityofTackWeldingDefectforLSAWPipeLIDong,LIUQing2caiAbstractID:100123938(2007)04200792EAAbstract:Thisarticledescri

27、besbrieflyprocessprocedureandcharactersof5setsrollingtackweldersforlongitudinalsubmergedarcweldingpipeu2nit,andintroducescommondefectsduringtackweldingoperation,suchasairpocket,slag,arcburn,offsetandmisalignmentetc.Itanalyzeseffectofweldingdefectstoweldingqualityofsubmergedarcweldedandputsforwardqua

28、litycontrolmeasuretotackwelding.Keywords:longitudinalsubmergedarcweldedpipe;tackwelding;weldingdefect;qualitycontrolStudyonSurfaceStressCorrosionCrackofHighStrengthPipelineEditedandTranslatedbyZHANGChao2shengAbstractID:100123938(2007)04200832EAAbstract:Itstatesthatexperimentalstudyonstresscorrosionc

29、racktoAPIhighstrengthpipelinesteelpipesbyresearchdepartmentofJFECo.byadoptingofdifferentanti2corrosionpotential,constantload,variablestressandelectrochemicaltestunderlaboratorycondition.Throughexperimen2talcomparisonbetweengradeX80andgradeX65,theconclusionhasbeenreachedthatsamplesofX80andX65remainsthesameandnocrackap2pearforconstantloadtestinartificialseawater,theutmostconditionforX80andX65toappearcrackissimilarforvariablestresstestinartificialseawaterandchloridesolutionwit