归纳目前管道焊接的施工工艺主要有下述几种:
1. 用纤维素下向焊条手工焊,当有硫化1氢腐蚀较严重的管线或在寒冷环境中运行的管线,采用低氢型立下向焊条焊接。 由于手工焊的灵活性以及焊接设备的要求不高等原因,目前室外管线的焊接,手工电弧焊的工作量仍占40—50%,例如近年来我国陕西至北京的管线工程就从伯乐公司购买了各种纤维素焊条1千多吨,预测今后几年我国油气管线的年需焊条量位3—5 kt,并还有增加的趋势。焊条不仅可以在挤出机或类似挤出机装置的型腔中以及在通向焊接靴的熔体导管中进行传导加热,而且能够在挤出机或类似挤出机装置的型腔中,通过螺杆的剪切作用而受到剪切摩擦热。
2. 立下向纤维素焊条打底焊,CO2气保焊填充面
由于CO2焊生产率高、成本低,该方法近年来不断得到推广和应用,但对油气管道焊,要实现全位置焊接必须在较小的电流范围内,用短路过渡形式完成,而短路过渡方式用于打底焊易出现未焊透等缺陷,因此采用立下向纤维素焊条打底实现单面焊,背面成型,然后再用的CO2气保焊填充面,这种工艺应用较普遍。电弧焊和混合激光焊的快速发展大大提高了管道焊焊接生产率,无论是焊接单一焊道还是焊接厚壁对接焊缝。
3. 自保护药芯焊丝半自动焊
自保护药芯焊丝半自动焊特别适用于户外有风的场合,它不使用CO2靠药芯产生的气体保护,抗风性好,可用于管道的高熔敷率的全位置焊,目前以林肯公司生产的自保护药芯焊丝为各国所认同,其品牌有:NR-207、NR-204-H、NR-208-H等多种,可适用于X70、X80等管道的立下向焊。但该方法也存在打底焊时焊根易出现未熔合的缺陷。近年来不锈钢带制作的薄壁管应用很广,高1级家具、装饰、栏栅等。
4. 焊机的CO2气体保护半自动或全自动焊
由于对CO2气保焊短路过渡过程控制技术深入研究的结果,目前国外相继生产了对焊接电流和电压波形进行适时控制或对输出特性进行电能控制的电源,前述的美国林肯公司的STT表面张力过渡焊接技术就属于波形控制的范畴。基于焊接设备性能的提高,使得管道实现半自动及全自动CO2气保焊得以很好实现,这就大大提高了焊接效率和焊接质量。焊接前工作职员应对焊接设备进行全1面的检查和调试,保证水、气无泄漏,测试高频引弧正常及电流稳定,气纯度不低于99。
此外,在工厂内进行管道焊接也采用自动TIG焊,该方法质量好,但生产效率低。
采用药芯焊丝加气体保护的焊接工艺,若是多遍成型,则每次焊缝表面清渣费工费时;若是强迫成型,则须配加一个与焊枪一起运动的成型铜滑块,并通入循环冷却水,可以大大提高焊接效率,这样一来不仅焊接装置的结构复杂,而且重量增加。因为药芯焊丝的价格较高,同时还要解决保护气体的气源,所以焊接成本较高。单一使用自保护焊丝,虽然节省了保护气体,但存在清渣困难问题。然而,新的问题随之出现,如母材的低碳当量高强度化使得冷裂纹从焊接热影响区转移到焊缝金属中,多层焊接头中的局部脆性区问题等。
在冷却过程中,塑料在微观结构上会发生明显的变化:对于无定形材料,其改变表现为焊接区分子链的取向;对于半结晶的材料,结晶程度和晶粒大小的形成与冷却速度有关。当冷却温度超出规定的温度范围时,形成的晶体结构可能会在承受应力时发生破坏,而不合适的温度和过快的冷却速度则会导致结晶度降低,同时形成的晶粒比较小,而这种较小的晶粒结构非常容易在遭受化学物质和溶剂侵蚀以及承受应力的情况下发生破坏。因此,应尽量避免使用过快的冷却速度。如果一项焊接工艺在平焊时熔敷率能达到40lb/h(40磅/小时),但是在仰焊位置要达到这样的熔敷率就有点不可思议。
同时,焊接过程中支撑焊件的材料也会影响冷却速度。在焊接时,应避免使用混凝土、厚的金属板或其他容易从焊接区域吸收热量的材料作为支撑件,否则,即使提高热风的温度,也不能很好地解决问题。
管材进场安装前应认真检查产品的相关质保证书,检查其管道外观有无气泡裂纹、沟槽,管端有无,整根管的外观应光滑,无色泽不均现象。检查管道有关尺寸及编号是否在国标允许范围内,因为管道的壁厚和失圆度是确保管道安装不漏水的先决条件,管道壁厚减薄必将影响管道的耐压等级,使用过程中容易出现开裂现象,当管材的尺寸偏差较大,管道与管件间配合公差较大,容易导致管道连接的不密封和连接强度不高而漏水。对于明装管道,当直线距离较长时,应采用自由臂补偿方法解决管道的热胀变形,即给管道自由伸缩的空间和余地。
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