管道全自動焊接質(zhì)量控制淺談

■ 梁濤

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1. 概述

管道全自動焊接技術(shù)在長輸管道施工焊接中已應(yīng)用多年，隨著科學(xué)技術(shù)進步，管道全自動焊接技術(shù)日益完善，逐步向智能化發(fā)展。

中俄東線天然氣管道焊接施工全部采用管道全自動焊接技術(shù)。中俄東線管材鋼級為X80M、管徑為φ1422mm×25.7mm、設(shè)計壓力12MPa，是當(dāng)前國內(nèi)壓力最高，管徑最大的天然氣管道。本人監(jiān)理中俄東線遼河項目全自動焊接機組，采用全套熊谷管道全自動焊接設(shè)備，根焊設(shè)備為A-810/65、填充蓋面設(shè)備為A-610，焊材根焊為RE70S-6、填蓋為RE80S-G，保護氣體為混合性氣體（20%CO2+80%Ar），坡口為復(fù)合型，焊接工藝規(guī)程為WPS-ZEDX-L08，無損檢測采用管道全自動超聲波（AUT）技術(shù)。

2. 焊接質(zhì)量控制措施

遼河焊接機組自2017年12月13日開工至2018年3月31日止，共焊接890道焊口，AUT檢測不合格焊口36道，一次合格率為95.96%。不合格焊口中未熔合26道、占72.2%，未焊透10道、占27.8%。AUT對焊縫進行檢測如圖1所示，AUT檢測部分不合格焊口統(tǒng)計結(jié)果如附表所示。

圖1 AUT對焊縫進行檢測

熊谷管道全自動焊熱焊及填充每層焊接厚度3mm左右，從統(tǒng)計表中看缺陷發(fā)生在熱焊中的有6道焊口、發(fā)生在填充一有3道、填充二有5道、填充三有1道、填充四有9道、填充五有7道、填充六有5道。

針對焊接缺陷的產(chǎn)生情況，主要制定以下措施：

（1）加強坡口加工質(zhì)量 從統(tǒng)計表中看，10道未焊透不合格焊口，均發(fā)生在熱焊中，占不合格焊口28%，而且相對位置較集中（3220～4200），缺陷自身高度0.7～0.8mm之間。說明此處坡口鈍邊較厚，熱焊電流沒有徹底將鈍邊熔化，而產(chǎn)生未焊透。

由于管道全自動焊接主要缺陷是坡口未熔合，所以坡口加工質(zhì)量直接影響焊接質(zhì)量。采取措施：首先要有一個加工精度高的坡口加工機，剛開工時，遼河二機組坡口機工作不正常，造成加工完的坡口有波浪紋存在，有的坡口鈍邊超過工藝要求，說明坡口機的加工精度不夠，這種情況下加工出的坡口，如若還進行組對焊接，易造成坡口未熔合。波浪紋有凸凹，全自動焊接時，由于焊槍為平擺，且焊接速度較快，A-610外焊機自身裝配的跟蹤系統(tǒng)，若未及時掃描發(fā)現(xiàn)坡口寬度有差異，并立即進行干預(yù)調(diào)整，或坡口寬度在短距范圍內(nèi)頻繁變動，跟蹤反饋系統(tǒng)調(diào)整紊亂，都容易產(chǎn)生未熔合現(xiàn)象。現(xiàn)場坡口加工、檢查坡口尺寸如圖2、圖3所示。

從統(tǒng)計表中看，未熔合缺陷在填一、填二、填三焊縫上出現(xiàn)未熔合較少、這三層焊道坡口寬度相對小，坡口寬度小使得焊槍擺幅小，擺動頻率高，在送絲速度一定情況下母材與填充金屬熔合充分，因而產(chǎn)生未熔合的幾率較小。而填四、填五、填六層較缺陷較集中，說明焊道寬度的增加，對自動焊焊接質(zhì)量影響很大。因為A-610外焊參數(shù)為預(yù)先設(shè)定并輸入，如果坡口加工精度不高，坡口寬度大于工藝設(shè)定值，易出現(xiàn)在同等電流、焊接速度和送絲量下產(chǎn)生坡口未熔合現(xiàn)象。

AUT檢測部分不合格焊口統(tǒng)計表

圖2 坡口加工

圖3 檢查坡口尺寸

坡口機不能等同于其他設(shè)備，它屬于機械精加工設(shè)備。坡口機每天在運轉(zhuǎn)，而且工況條件差，在東北一年四季70℃溫差變化，風(fēng)吹日曬雨淋。所以說要想合格坡口，坡口機維護保養(yǎng)是前提，尤其是液壓系統(tǒng)應(yīng)正常、轉(zhuǎn)動軸配合間隙、軸承徑向（軸向）游隙應(yīng)控制在合格范圍內(nèi)。選擇合格刀具并定期更換，以保證坡口機始終處在良好狀態(tài)。

（2）提高焊工責(zé)任性 φ1422mm×25.7mm，圓周長為4465mm，統(tǒng)計表看到不合格焊口發(fā)生在5～7點位有27道焊口，占75%，為不合格焊口主要問題。

管道全自動焊接自動化、信息化很高，但全自動焊工是保證焊接質(zhì)量的關(guān)鍵，雖然全自動焊容易掌握，但焊工責(zé)任心尤為重要。焊工在焊接時，首先要校正焊接軌道，保證焊槍不偏離焊縫。一般軌道安裝從熱焊開始直至蓋面焊接結(jié)束不更換軌道，由于焊槍安裝、拆卸多次，容易使軌道偏差。同時由于焊槍小車運動造成的軌道磨損，也會引起焊槍偏差，焊接時產(chǎn)生缺陷。這就要求每個焊工每次焊接前要準(zhǔn)確對軌道進行校對，同時加強對軌道磨損修復(fù)或更換。

焊工要在焊接過程中，觀察電弧在坡口兩側(cè)的熔合情況，填充焊都是雙焊槍，當(dāng)發(fā)現(xiàn)焊接過程中電弧有異常時，應(yīng)馬上停止該槍焊接，及時進行修焊處理。并對焊槍的擺動寬度及坡口邊緣停留時間進行調(diào)整。相對于焊縫其他位置，焊工觀察5～7點位電弧確實有些不便，27道不合格焊口在5～7點位，說明焊工在焊接觀察過程中一是責(zé)任心沒到位，二是該處確實給焊工觀察電弧帶來難點，出現(xiàn)電弧異常時沒有及時發(fā)現(xiàn)，造成焊道未熔合。

機組要加強焊工責(zé)任心教育，兩名焊工要對焊縫360°全過程監(jiān)控，盡量減少此處缺陷產(chǎn)生。另外，對焊工在焊接過程中發(fā)現(xiàn)5～7點位缺陷，并及時糾正的應(yīng)給與適當(dāng)獎勵，激勵焊工責(zé)任心。

（3）加強焊接設(shè)備保養(yǎng)與維護 焊接設(shè)備正常運行是保證焊接質(zhì)量首要條件。管道全自動焊接設(shè)備較復(fù)雜，包括電源系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，不是機組人員短時間所能掌握的。遼河二機組全自動焊接設(shè)備一直由廠家與施工單位焊接教師共同來維護保養(yǎng)。設(shè)備定期維護是保證焊接質(zhì)量的重要條件。現(xiàn)場監(jiān)理在履職時，一是發(fā)現(xiàn)焊口外觀質(zhì)量問題時，及時向機組提出，避免重復(fù)問題的發(fā)生。二是經(jīng)常的與焊工溝通了解焊接設(shè)備工作狀態(tài)。由于焊接設(shè)備使用時間長，焊接參數(shù)隨著時間、溫度而變化，為此應(yīng)及時的調(diào)整焊接參數(shù)，始終使焊接設(shè)備處在良好狀態(tài)。

3. 結(jié)語

熊谷管道全自動焊在中俄東線天然氣管道應(yīng)用，提高了施工效率、減輕了工人勞動強度。在應(yīng)用中嚴(yán)格按工藝規(guī)程實施，對坡口加工、焊接參數(shù)調(diào)整、設(shè)備的維護及保養(yǎng)經(jīng)常檢查，使設(shè)備、人員處在良好狀態(tài)，從而保證管道焊接一次合格率在95%以上。