一種長輸管線用ST T 根焊+全位置氣保護自動焊焊接工藝開發

馬文軍 李 琳 趙凱立 趙 剛 張德杰 汪小華

1.陜西西宇無損檢測有限公司 陜西楊凌 712100；2.陜西化建工程有限責任公司 陜西楊凌 712100

目前省市級長輸管線支線焊接工程中，管道規格均小于DN800mm，主要集中在325mm 規格。其焊接工藝主要為主線路焊接采用纖維素焊條打底+ 氣保護半自動下向焊填蓋，返修和連頭采用氬電聯焊焊接工藝，焊接效率慢，勞動強度大，對焊工的技能水平要求高，依賴程度大。為此，基于STT 打底焊接設備和單焊炬A305 管道全位置自動焊焊接系統，開展了STT 根焊+ 全位置氣保護自動焊填充蓋面的焊接工藝開發。

1 焊接材料及設備

1.1 母材

母材選用L360M/ X52M，規格為φ508mm ×12.5mm，其屈服強度≥480MPa、抗拉強度≥576 MPa、延伸率≥42%。主要化學成分見表1。

表1 母材化學成分 %

1.2 焊接工藝

焊接方法：STT 根焊打底，自動氣保護焊填充蓋面。

焊接位置：5G，水平固定。

坡口形式：見圖1。

圖1 坡口形式

焊接材料：見表2。

表2 焊接材料

焊接設備：本次STT 根焊采用的焊接電源為熊谷PCW- 300 電源，并匹配XG- 95 送絲機；填充蓋面采用的焊接設備為成都熊谷加世電器有限公司研發的單焊炬A- 305 管道全位置自動焊接系統。

2 焊接工藝開發

前期通過多次焊接工藝性試驗，確定了最優的焊接工藝參數，如表3 所示。

表3 焊接工藝參數

焊接接頭外觀成型如圖2 所示，從圖中可以看出,焊縫外觀成型良好，焊縫均勻有光澤。焊接接頭按照NB/ T47013- 2015 要求進行了無損檢測，檢測結果均為一級片合格。

圖2 焊接接頭外觀成型

無損檢測合格后，依據GB/ T31032- 2014《鋼制管道焊接及驗收》標準要求，對焊接接頭進行了拉伸、彎曲、沖擊、刻槽試驗，結果如表4 所示。由表可見，各項力學性能均滿足標準要求。

表4 L360M 焊接試驗接頭力學性能

通過以上試驗得出STT 根焊+ 全位置氣保護自動焊填充蓋面的焊接工藝工藝性優良，力學性能達標，評定結果為合格。

3 結論

（1）STT 根焊打底飛濺小，煙塵少，焊縫成形美觀，焊工作業強度小。與纖維素焊條根焊相比，STT 根焊基本上不產生熔渣和飛濺，焊接時層間清理更容易，不僅提高了工效，而且節省了清理費用。

（2）針對Ф508mm×12.5mm 的管徑，STT 根焊打底中間僅需要在3 點鐘位置間斷一次。而手工焊打底，焊完整道口需要大約13～15 根焊條，中間換焊條最少用時3～5s，修磨接頭用時4～6s 甚至更長。因此，STT 根焊所需時間成本與SMAW 相比至少節約40%～60%。

（3）STT 根焊厚度可達3.5～4.5mm，而纖維素焊條根焊后經過層間焊道清理打磨后一般只有1.5～2.5mm，因此STT 根焊焊接效率高于纖維素焊條根焊。

（4） 相較半自動下向焊填充蓋面，采用單焊炬A- 305 管道全位置自動焊接系統，不僅可以實現焊接電壓、焊接電流、行走速度、送絲速度和保護氣體的精密控制，而且焊接效率高。試驗發現，一臺自動焊機的工作效率是一個焊工工作效率的2～3 倍，且焊接質量較高，合格率達98%以上。

（5） 建議將該工藝應用到工藝管道的焊接中，用STT 根焊代替手工氬弧焊打底，從而提高打底效率。