油气管道X65管材钢焊口返修工艺探究

　　[摘 要]某输气管道工程全长约1045公里，材质为X65，直径711mm，壁厚14.2mm，因受地形复杂、焊接条件较差、焊工对某种焊接工艺不熟悉以及焊接技能的高低等影响，而存在着各种焊接缺陷，需要进行返修，根据设计要求，根部缺陷只能返修一次，如果第一次返修不合格将对此焊口割除重焊，这样既增加了大量的工程成本投入增加了施工难度，因此要求负责返修的焊工操作水平高、技术全面、经验丰富、必须达到返修一次合格。本文将对返修口，特别是对于X65长输管材钢焊口返修长度较长，需打磨穿的焊口，制定出了坡口角度和长度的选用设计、焊条选择、焊接工艺参数的确定及实际操作、需采取保证措施等关键技术。
　　[关键词]油气管道；X65管材；钢焊口；返修工艺
　　中图分类号：S473 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0032-01
　　一、焊前准备
　　（1）焊接设备及辅助工具的准备。焊机选用熊谷MPS-500型焊机，角向磨光机选用博世Φ125型、砂轮片采用Ф125×3mm和Φ125×2mm两种规格的砂轮片，返修部位的加热工具可用液化气烤枪，测温仪器，焊后保温带。（2）焊条的选用及烘烤。X65长输管材鋼压力管道焊口的返修，选用伯乐E6010的纤维素焊条打底和大西洋E5515的低氢型焊条填盖，直径均为3.2mm。E6010一般不需烘烤，如果受潮需80-100℃进行烘烤，保温时间1小时；E5515是低氢型向上焊条，使用前需350℃-400℃烘烤，保温1小时，焊接时随用随取，并放入焊条保温筒内，时间不宜超过4小时且烘干次数不得超过2次。（3）修补位置的确定。焊口返修位置确定是焊口返修中的关键环节，应严格根据检测结果确定，如果条件允许可查看射线底片，以求精确定位，正确判断缺陷性质、位置、长度、深度。缺陷位置的正确认定有利于正确的打磨缺陷，减少打磨时间，提高返修成功率和降低焊口修复中的成本。
　　二、焊接工艺
　　（1）坡口的尺寸设计。正确的选用坡口形式是保证返修X65长输管材管道焊口的关键技术之一。根据多年来对X65长输管材钢焊口返修时的探索及实践操作经验，坡口宜呈V型，角度为60？-65°，保证Ф3.2mm的打底焊条能深入根部合理运条，间隙为2.5-3mm，不留钝边，采用此种坡口形式能有效的防止由于焊条电弧不到位形成返修未焊透和单边未熔合等缺陷，是提高返修质量的技术关键。（2）焊缝的打磨与焊接。对于X65长输管材强度偏高的管道，如果返修的焊口较长，应采取分段打磨，分段焊接。每段长度应控制在100mm范围内为宜，对于缺陷性质为根部未溶或内咬边且返修长度大于100mm时必须分段打磨穿后分段焊接。焊缝过长，一次性打磨穿补焊极易形成冷裂纹，补焊时焊口由于受热不均，补焊中受热不均易产生应力集中，尤其是在管线弹敷段返修，因其存有弹敷应力，更应该打磨一段补焊一段，并且多层多道，使焊缝组织结构均匀，细化，否则极易在热焊时根部产生开裂。在100-200mm范围内宜分两段打磨焊接；如果返修的长度大于200mm时（注意：返修总长不宜大于焊缝总长的10%），可分三段进行打磨修补，即先打磨修补中段，再分别打磨修补两端，期间应特别注意在打磨时，为保证焊接质量，打磨坡口两侧各50mm范围内需清理干净，并露出金属光泽，打磨穿之后应把内部的卷边用自制工具清理干净。焊接前将坡口两侧100mm范围内用液化气烤枪预热至100-150℃，坡口两侧应温度均匀，层间温度宜≥80℃，并用测温仪跟踪测检。在B段打底之后，焊道厚度不够，强度不够，必须用E5515在B段填充2-3遍之后，再进行A段或C段的打磨焊接。A段或C段打磨焊接时，采用与B段相同的工艺方法。最后三段留相同盖面层的厚度，整体统一焊盖面层，焊完后用保温带保温缓冷。（3）焊接工艺参数设计。选用合理的焊接参数是返修焊口的质量保证，焊接参数如表1。
　　三、操作技术要点
　　（1）打底焊。为了保证打底的成型和不产生新的缺陷，焊条操作角度应与管道焊接处切线方向成约80-90°，焊条与管道轴向应保持在90°，除非发生电弧偏吹，否则，熔池铁水会偏向一边。运条中必须压缩电弧，铁水送往熔池背面，始终保持有均匀的溶孔，这样才能保证根部不内凹。如果熔孔较大时，角度应向后减小，焊接速度向前加快；熔孔较小时，应增加焊条角度，减慢焊条向前的运条速度；运条时，无论熔孔大小，焊条宜作挑弧加U形摆动，才能保证坡口两侧均匀的熔合好，没有内咬边；如果运条和焊条角度不正确，电弧没有控制合理，极易形成内凹、内咬边等新缺陷。
　　（2）填充和盖面焊。填充和盖面都是用E5515碱性低氢型向上焊焊条，为了保证返修质量，在填充盖面时，宜短弧焊接，焊接工艺参数见表1。填充时电流值宜取上限，一次填充厚度不能过厚，应多层多道，同时要注意填充焊道与坡口的夹角，夹角过深应使用砂轮机打磨清渣，以免在下道焊接时产生夹渣，填充和盖面时焊条的运条方法（向上作小反月牙形状）运条，这样有利于控制熔池温度和形状，熔池以保持椭圆状为最佳，此种运条方法焊缝表面不易产生咬边，而且成形圆滑过度美观，焊缝余高应控制在0-2mm以内。
　　四、注意事项
　　（1）如无有效措施时，不得在以下环境中进行返修焊接作业：环境温度﹤0℃；环境湿度﹥90%RH；风速﹥5m/s；其它雨雪天气.（2）返修部位若处在管道弹敷段等存在弹性应力集中处作业前，宜采用吊管设备将管道走向进行调整，让管道尽可能呈自然状态，防止根焊后产生应力裂纹。（3）因管道内外温差变大而产生的管道内气压呈正、负状态无法焊接时，宜选择时间段，等待管道内气压随温度变化而接近平衡点时再进行焊接作业。
　　五、结论
　　在输气管道施工中，采取上述焊接参数、焊接顺序、预热温度、工艺方法及保障措施，对缺陷长度较长且需要打磨穿的焊口进行返修，返修完24小时后经X射线探伤检验，没有发现有裂纹、未熔合、气孔等缺陷，返修一次合格率为100%。有效的解决了返修焊缝较长的情况下易出现冷裂纹的技术难题。该返修工艺已在我单位长输管道施工中推广应用，并获得良好的效果和经济效益。
　　参考文献
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