管道自动焊常见缺陷产生原因及防治措施

1、文档编码 : CY3K1Q1V7A3 HW3P3A10Y2Z9 ZU4A3A9Y10X5管道自动焊常见缺陷产生缘由及防治措施 管道自动焊常见缺陷产生缘由及防治措施 管道自动焊常见缺陷产生缘由及防治措 摘要：西气东输管道工程焊接工作量大,焊接质量要求高,接受自动焊的总里程数超 过*；通过对西气东输管道工程自动焊机组的长期跟踪,明白并把握了经常显现的几种焊接缺陷,文章以西气东输管道工程第+标段山西临汾现场自动焊接为例,详细分析了未熔合、气孔、余精深标、咬边和迸丝产生的缘由,并结合现场的详细情形,针对每种 焊接缺陷提出了切实有效的防治措施,进一步提高了焊接质量和施工效率； 0 引言西气 东输管道工程

2、是国家重点工程,主线路全长 4000km* ,其特点是口径大（1016mm ）、管 壁厚（14.6 -26.2 ）、钢级高（ API Spec 5L X70 ）、压力高（10MPa ）,这在我国管道建设史上尚属首次；由于焊接工作量巨大,焊接质量要求 高,因此在较平整的区段接受了自动焊技术；接受自动焊的总里程超过 800km ；自动焊技 术在长输管道施工中的规模化应用,对大多数施工单位来说是一项全新的焊接工艺；在焊 接过程中,焊接机头沿着安装在管道上的轨道行走,焊工通过操作盒进行参数设置,焊接 过程是在自动把握下完成的；因此,自动焊可大大降低人为因素的影响,并且劳动强度低,焊缝质量好,焊接效率高

3、；由于各施工单位都是初次接触和使用自动焊设备,因操作使用 不当,有时也显现一些缺陷和问题,既影响焊缝质量,又影响工程进度,同时影响自动焊 技术高效率特性的发挥；我们通过对西气东输管道工程中自动焊机组的长期跟踪,对焊接 施工中显现的缺陷进行了分析争论,提出了相应的措施,焊接质量和工程进度得到了保证,为今后的施工积存了体会；本文以西气东输管道工程第 的缘由,并提出防治措施；17 标段山西临汾现场自动焊接为例,分析焊接缺陷产生西气东输管道工程第17 标段（山西临汾段）,管材规格为1016*14.6mm,部分地段为1016*17.5mm,材质为 X70钢；管道的坡口为单V 型,接受 STT 半自动焊封

4、底,焊丝为JM-58 ,直径为 1.2mm ,100%CO2爱惜；填充和盖面接受自动焊,焊丝为 JM-68 ,直径为1.0mm ,混合气体爱惜（20%CO2+80%Ar）；自动焊接受的是填充 3 层或 4 层、盖面 1 层的多层下向焊方法；在施工初期,显现的主要问题有：未熔合、气孔、余精深标、咬边和迸丝； 1 常见缺陷的缘由分析及防治措施 1.1 未熔合是一种几乎没有厚度的面状缺陷,其直接危害是削减截面,增大应力,对承担疲乏、经受冲击、应力腐蚀或低温下工作都特殊不利；未熔合是由于电弧未能直接在母材上燃烧,焊丝熔化的铁水只是积存在上一层焊道或坡口表面上而形成的；主要形式有层间未熔合和 单侧点状未

5、熔合,并显现在平、立焊位置,长度不一,最长可达到 100mm 左右；未熔合是由以下几方面缘由造成的：（1）焊接速度慢；如图1（b ）所示,由于焊接速度慢,电弧不能在上一层焊缝上燃烧,而是在熔池内的铁水上燃烧,焊丝熔化的铁水向前流淌,铺在上层焊缝上,这就造成 了层间未熔合；（2）焊枪角度不正确；如图2 中（ b ）所示,焊枪所处的角度是不正确的；在此状态下焊接, &第. 卷第 . 期熔池中铁水在电弧吹力作用下向前流淌,铺盖在电弧的前方,致使电弧不能在上一层焊缝上燃烧,造成层间未熔,并且随着角度的增大,铁水流淌更加 严肃,焊缝无法成型；（3）焊接跟踪不精确；在焊接过程中,由于焊工观看位置、角度的变

6、化,在电弧摆 动中心和坡口焊缝中心不重合时,就会使电弧只能在坡口的一侧燃烧到位,在另一侧燃烧 不到位,铁水只积存在不到位的一侧,这样就产生了单侧未熔合,如图 3 所示；（4）焊枪在端部的停留时间短；焊缝是由焊枪在坡口内边摇摆、边移动施焊完成的；由于焊枪在端部的停留时间不足,电弧尚未将根部完全熔透就摇摆移向另一端,这样就在 此处产生单侧未熔合；依据以上 4 种缘由,接受以下措施,成功地防止了未熔合的产生；（1）适当加快焊接速度,使焊接电弧在正常焊接状态的位置上燃烧（如图 1（b ）所 示）；（2）必需将焊枪调至图2（a ）所示正确的焊接角度,焊枪与管道的法线形成0-10度角；（3）应保持相对固定

7、的观看位置和角度进行焊接跟踪；（4）适当增加焊枪在两端的停留时间；是自动焊在现场显现的主要焊接缺陷之一,是焊缝金属凝固过程中由于侵入气体而形 成的气囊或空穴；因其酿成了结构的不连续性,就会减弱焊缝金属的机械强度,降低结构 的气密性、水密性等；气孔多显现在平、立位置的焊缝接头处,从 射线相片上反映出以密集气孔偏多；经检查分析,发觉形成气孔有以下3 方面的缘由：（ 1）防风棚漏风；气体爱惜焊的最大缺点是抗风才能差,所以工程上所使用的管道自动焊设备均是在防风棚内 作业的,虽有“ 全天候” 之称,然而,当风速高、棚底所在的地面不平常,就会在防风棚的两侧包裹管道的帆布帘处及底部漏风；风吹到焊枪就会吹散保

8、 护气体,电弧和熔池失去了爱惜,导致在焊缝中产愤慨孔；（2）爱惜气体流量过小；管道自动焊所用的爱惜气体为富氩混合气体（8%Ar+20%CO2）,流量为20L/min ,可获得正确的爱惜成效、焊缝成型和质量；然而在焊接过程中,把握电缆中的气管受到踩踏、碾压或折成死弯时,造成气管堵塞或破旧漏气,这样在电弧熔池处没有爱惜气体或气体流量过小（小于 到很好的爱惜,就会产愤慨孔；15L/min ）,电弧熔池不能得（3）焊前检气时间不足；在焊接起弧之前,焊枪头部及邻近的气管内已不是所需的 爱惜气体,而是空气,必需将此处的空气经检气完全排出后,方可起弧焊接；停焊时间越 长,空气在气管内占有量就越多,所需的检气

9、时间就越长；为此实行了以下 5 个方面的防治措施：（1）防风棚两侧的帆布帘包裹管道后,再用绳索加以捆绑；（2）棚底四周加上帆布帘,并用沙土压牢；（3）把把握电缆小曲率地盘挂在防风棚侧壁上；（4）经常查看流量计,确定气体流量是否达到要求；在气管破旧处用胶布缠堵,对 破旧严肃的气管,进行整管更换；（5）每次焊接起弧之前,检气时间不得小于 了气孔的产生,提高了一次合格率； 1.5 焊缝余高5s ；通过这些措施的实施,有效地抑制超标是指焊缝表面上的金属超过了规定的需要量,余精深标不仅造成经济上的铺张、外形不美观,而且仍是一个应力增值源；主要影响焊缝的疲乏寿命,随着余高高度的增加,焊缝的疲乏强度会急剧下

10、降；在施工中,平、立焊位置的焊缝余高符合标准要求；由于仰焊位置的特殊性（熔滴受 电弧吹力和重力两个相反方向力的作用,只有电弧吹力大于重力时,才能过渡到熔池内）,导致熔滴过渡较慢,电弧燃烧时间长,熔池的热输入大,增强了铁水的流淌性,使铁水由 两侧向中间积存下坠,因此在焊缝的中心形成一个脊梁背,特殊是在 7 点钟的部位,这种 情形会更加严肃,其高度大部分在 3.0-3.5mm ,个别地方甚至达到了 4.0mm ；虽进行了 打磨,但与平、立焊位置焊缝比较,外观相当差,并耗费人力和物力；通过以上详细分析,制定了以下几个方面的防治措施,使焊缝余高达到了标准要求；（1）在最终一遍填充后,给盖面留,1.5m

11、m 的量（如图4 所示）；（2）把握盖面焊电流为,160-170A ,电压 18.8V ；（3）摆幅、摆速和停留时间均增加 10-20%（4）电感量在原先的基础上降低 10%；（5）焊丝干伸长把握在 7-10mm 范畴内；（6）保持正确的观看角度；属焊缝成形缺陷之一,是由母材金属损耗引起的、沿焊缝焊趾产生的沟槽或凹缝,是 电弧冲刷或熔化了近缝区母材金属后,又未能填充的结果；咬边严肃影响焊接接头质量及 外观成型,使得该焊缝处的截面减小,简洁形成尖角,造成应力集中,该处断裂的可能性 最大；由于仰焊位置的特殊性（在电弧吹力克服熔滴重力之后,熔滴方可向熔池过渡）,因此在盖面的仰焊部位极易造成咬边；从仰

12、焊位可直接观看到在焊缝两侧显现断续、由浅 1.0mm ,集中在 5-7 点钟区间,大约 300mm 至深的咬边,深度 0.2-0.7mm ,而局部点接近 长的范畴内,属于典型的宽型咬边；造成这类咬边的缘由有以下几种：（1）焊接电流；焊接电流对咬边影响最大,大电流时,虽电弧吹力大,熔深大,焊丝熔敷率高,但同时热 输入大,熔池内铁水温度高、流淌性好,向焊缝中心流淌；当电弧移走之后,致使熔池内 无铁水或铁水少,此时电弧在母材上（即坡口边缘处）烧出一个弧坑,形成咬边；（2）回路中电感；短路过渡要求焊接回路中有合适的电感量,用以调剂短路过渡电流的增长速度（di/dt）,把握焊接过程中的飞溅量及电弧燃烧时

13、间；通常细丝气爱惜焊,焊丝熔化速度快,熔滴过渡周期短,需要较大的短路过渡电流的增长速度；在仰焊时,较 大的电感使得熔滴过渡频率低,燃弧时间长,电弧移动至坡口两侧时,熔池内的铁水就向 焊缝中心流淌而形成咬边；（3）操作参数（摆幅、两端停留时间及偏移）； a 摆幅；假如摆幅小,电弧就烧不到坡口的棱沿上,只在坡口面上烧一个弧坑,从而 导致咬边（如图 5 所示）； b 两端停留时间；假如在最终一遍填充完成之后,给盖面留有 较大的余量时,就应保证电弧在坡口两端有足够的停留时间,否就,焊丝熔化的量不足以 填满熔池,这样就会在焊缝外两侧形成咬边； c 偏移；偏移是用以焊接跟踪的,假如观看的角度不对,就会产生

14、视觉误差,而做出 错误的判定和调整,使电弧在一边能够烧到位,而在另一边就烧不到位,在电弧烧不到位 的一侧就会产生咬边；咬边的防治措施与余精深标的防治措施一样；迸丝是在焊接状态下,焊丝接触到母材之后,焊丝干伸长部分发生的爆断现象；迸丝 使电弧无法形成,不能实施正常的焊接工作；它是由电弧电压低造成的；从公式：U 空载=U电弧 +U线损可以看出,在焊接电流的回路中,应尽可能减小 空载,保持电弧稳固,从而可以防止迸丝；U 线损,使 U 电弧接近 U 在整个焊接回路中,从焊接电源引出的焊接电缆（截面 50 平方毫米,长 8m ）、地线电缆（截面 50 平方毫米,长 5m ）并不长,线上的电压缺失很小,不

15、足以造成迸丝；经过进一步的检查分析,发觉问题出在地线上,有以下几方面的缘由：（1）在整个地线电缆上有4 个接头,接头形式均为螺栓、螺母联结,导电面积小,电压缺失大；在长时间、大电流的焊接过程中,接头处严肃发热,达到烫手的程度,估量温度在 50 以上；（2）地线板与母材的接触形式如图 6 所示；从图（ 6）a 可见,在填充第 1、2 层时,地线板在管道坡口内的接触点较多,导电性能较好,分压小,很少显现迸丝；从图 6（b ）可见,在第 3 层填充和盖面焊接时,地线板在焊缝上接触点较少,导电性能差、分压大,所以频繁显现迸丝；（3）地线板与母材接触不紧密,在接触点处有过热烧红现象,致使 U 线损增大, U 电弧减小而产生迸丝；针对以上缘由,实行了以下措施：（1）将地