氬電聯(lián)焊在天然氣管道施工中產(chǎn)生缺陷的分析

趙建棟

（石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

氬電聯(lián)焊在天然氣管道施工中產(chǎn)生缺陷的分析

趙建棟

（石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

介紹了氬電聯(lián)焊施工工藝在實際中的應(yīng)用，通過對氬電聯(lián)焊產(chǎn)生的各種常見缺陷成因的分析，提出相應(yīng)的預(yù)防措施，以提高氬電聯(lián)焊的焊接質(zhì)量。

氬電聯(lián)焊；缺陷；預(yù)防措施

1 氬電聯(lián)焊的特點及應(yīng)用

1.1 概述

氬電聯(lián)焊就是采用氬弧焊焊接縫底部，再用電弧焊蓋面的焊接方法。

1.2 特點

①由于氬弧焊氣體的惰性特點以及焊接時熱量集中，使得焊縫熱影響區(qū)窄，焊件的變形??；②由于可見性好，便于觀察，能夠很好的控制熔池的形狀，適應(yīng)于在各種位置進行接焊；③在實際操作時首先對管材環(huán)向?qū)雍缚p定出各焊接區(qū)角度及位置，再確定各區(qū)參數(shù)。焊接規(guī)范有以下幾個主要參數(shù)∶

（1）焊接電流∶主要根據(jù)工件的厚度及所用的鎢極直徑大小和焊縫的空間位置來選擇，電流要適中，過大或過小都會影響焊縫的成型和質(zhì)量，所以焊接時要注意調(diào)整，要與電弧電壓配合好。

（2）電弧電壓；它是弧長決定，應(yīng)盡量采用短弧焊接，電壓不能過高，否則會造成未焊透，一般電壓為13～16V。

（3）焊接速度；在確定了焊接電流及采用合適的短弧操作后，應(yīng)選用合適的焊接速度，過快或過慢都會影響焊縫的成型和質(zhì)量，所以焊接速度要適中。

（4）鎢極的直徑和長度；鎢極的直徑根據(jù)焊件厚度因素來選擇，伸出長度一般為4～6cm，不宜富過長或過短。除此之外，還應(yīng)考慮選擇合適的焊條直徑、氬氣的流量、焊前是否要預(yù)熱等，焊前預(yù)熱有助于提高焊接速度、消除氣孔，提高焊縫質(zhì)量。

1.3 應(yīng)用

由于氬電連焊綜合了兩種焊接方式的優(yōu)點，更能保證工程質(zhì)量。因其焊縫成形好，焊接應(yīng)力與變形小等優(yōu)點，在很多工業(yè)領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。氬電聯(lián)焊經(jīng)過多年的發(fā)展，仍然是油氣集輸管道、燃氣管道焊接的主要焊接方法。在油氣管道的焊接中，通常采用氬電聯(lián)焊（GTAW+SMAW）的焊接工藝，它克服了全氬弧焊造價高，焊接速度慢的缺點，且氬電聯(lián)焊的施工方法工藝簡單，操作方便，設(shè)備便于移動，適應(yīng)野外作業(yè)。

2 氬弧焊常見缺陷

由于氬弧焊對環(huán)境要求較高，同時工藝參數(shù)對焊接質(zhì)量也有很大的影響，在焊接時常常會出現(xiàn)很多種缺陷，有些甚至是致命缺陷。我們對所有焊口歸類進行分析，氬電聯(lián)焊比較容易產(chǎn)生的主要缺陷有裂紋、氣孔、未熔或未焊透、夾渣、內(nèi)凹、內(nèi)咬邊等。

3 常見缺陷的產(chǎn)生及預(yù)防措施

3.1 氬電聯(lián)焊裂紋的產(chǎn)生及預(yù)防措施

在氬電聯(lián)焊的焊接中，如果焊絲選擇不當，焊接時高溫停留時間長，造成氧化過熱和晶粒過度長大，材料含雜質(zhì)較多，在應(yīng)力的作用下，易產(chǎn)生裂紋，一般情況下，最易在上弧處出現(xiàn)裂紋。

為了防止裂紋的產(chǎn)生∶①施焊前應(yīng)采用低硫磷低雜質(zhì)元素的焊接材料和合適的焊接參數(shù)，以較小的焊接電流和盡可能快的焊速進行焊接，盡量縮短高溫停留時間，減少過熱和晶粒長大傾向；②選擇合理的坡口形式，控制焊縫金屬中焊絲對母材所占的比例，即控制融合比；嚴格焊前焊道坡口及管內(nèi)外表面的清理；采用正確的收弧方式，通過回焊技術(shù)，將弧坑填滿，減少弧坑裂紋的傾向，③采用有電流衰減的焊接設(shè)備焊接；采用合理的焊接順序焊接，以便減少焊接應(yīng)力。通過以上措施可有效的防止裂紋的產(chǎn)生。

3.2 氣孔的產(chǎn)生及預(yù)防措施

在氬弧焊打底過程中，焊縫凝固過程中，氣體來不及溢出，而存在焊縫中形成氣孔。由于氬弧焊對焊口清理要求非常嚴格，且氬弧焊抗風(fēng)能力差，否則容易產(chǎn)生氣孔；再者，如氬氣保護的覆蓋率不夠、氬氣純度不高；電壓太高，電弧太長；焊絲外伸太長、空氣濕度超過90%等都能引起氣孔的產(chǎn)生。

根據(jù)其成因，采用不同的預(yù)防措施∶①嚴格控制焊條的烘干溫度和保溫時間。改善焊接環(huán)境濕度大的特點，防止焊條受潮，藥皮脫落。②增大氬氣流量；選擇最佳的填充電流、蓋面電流、焊接速度確保焊接質(zhì)量。③采取一定的防風(fēng)措施∶堵住管口，防止空氣在管內(nèi)流動；搭建防風(fēng)棚，降低自然風(fēng)對焊接的影響。④降低電壓，壓低電弧，調(diào)整焊絲的外伸。

3.3 未熔與未焊透的產(chǎn)生及預(yù)防措施

當焊接電流過小，焊工操作技術(shù)不熟練、焊接速度過快、電弧過長、電極端頭不規(guī)則，電弧有漂移，偏離正確位置；對口間隙過小，管口鈍邊過大，坡口角度過小，坡口太寬，組對時錯邊嚴重甚至焊前清理不徹底焊縫區(qū)有油膜或過量的氧化物等都可能引起焊縫與母材未通過電弧融合在一起和不完全焊透的現(xiàn)象。

預(yù)防措施∶焊接之前，用物理、化學(xué)、機械方法除油和氧化物；增加電流和電壓及降低焊接速度；焊槍要均勻擺動，在坡口邊做即刻停留；更換或打磨電極，根據(jù)管材壁厚選擇合適的坡口角度。

3.4 夾渣及預(yù)防措施

在氬電聯(lián)焊中，夾渣是指焊后由于操作原因不能及時浮出，而存在于焊縫之中殘留的非金屬夾雜物主要產(chǎn)生在填充焊和益面焊。

產(chǎn)生原因∶①焊條擺幅不夠，焊渣來不及浮出。②電流過小、焊速過快，熔池存在時間過短，使得焊縫中心堆高，坡口兩側(cè)形成死角，夾渣清理不出來；焊縫成型粗劣；焊渣來不及浮出。③焊道之間清渣不徹底。

糾正措施∶①適當增加焊條擺幅。②選擇最佳的填充電流、蓋面電流、焊接速度。③加強焊道之間清渣。清理坡口的油污、泥沙、銹斑；徹底清理前焊道熔渣；④提高操作技術(shù)，正確掌握操作方法，使焊縫表面光滑，焊縫中心不堆高；選擇優(yōu)質(zhì)焊條。

3.5 其他缺陷及預(yù)防措施

3.5.1 夾鎢

在手工鎢極氬弧焊過程中，由于某些原因，使鎢極強烈的發(fā)熱，端部熔化、蒸發(fā)，使鎢過渡到焊縫中，并殘留在焊縫內(nèi)形成夾鎢。

產(chǎn)生原因∶當焊縫電流過大，超過極限電流值，或鎢極直徑太小時，使鎢極強烈地發(fā)熱、端部熔化；氬氣保護不良，引起鎢極燒損；熾熱的鎢極觸及熔池或焊絲，而產(chǎn)生的飛濺等，均會引起焊縫夾鎢。

預(yù)防措施∶根據(jù)工件的厚度，選擇相應(yīng)的鎢極直徑和焊接電流；使用符合標準要求純度的氬氣；施焊時采用高頻振蕩器引弧，在不防礙操作情況下，盡量采用短弧，以增強氬氣保護效果。

3.5.2 燒穿

產(chǎn)生原因∶如管口坡口過大和組對間隙過大，電流過大；焊接速度太慢時易出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。

預(yù)防措施∶根據(jù)管壁厚度選擇合適的坡口尺寸，組對時減小對口間隙；施焊時減小焊接電流；加快焊接速度。

3.5.3 內(nèi)凹

產(chǎn)生原因∶由于氬弧焊打底電流過大；手工電弧焊填充時電流過大，引起打底焊道燒塌；焊工操作手法不當?shù)惹闆r下，易出現(xiàn)內(nèi)凹現(xiàn)象。

預(yù)防措施∶根據(jù)焊接工藝評定選擇最佳的填充電流和蓋面電流；提供焊工操作技能。

3.5.4 內(nèi)咬邊

產(chǎn)生原因∶氬弧焊打底電流過大；坡口組對間隙過小，錯變量超標；操作手法不當?shù)纫滓饍?nèi)咬邊。

預(yù)防措施∶選擇何時的打底電流，組對時嚴格按焊接作業(yè)指導(dǎo)書要求進行。

3.5.5 外咬邊

產(chǎn)生原因∶電弧過長；電流過大；手工電弧焊蓋面時焊條擺幅不夠，角度不合適等。

預(yù)防措施∶壓低電弧；選擇最佳的蓋面電流和焊接速度；適當增加焊條的擺幅，調(diào)整合適的焊條角度。

由于不同的施焊環(huán)境，不同的焊工，操作手法的不同等原因其產(chǎn)生的缺陷不僅限于上述幾種，此處僅列舉氬電聯(lián)焊中較常見的焊接缺陷。

4 焊接缺陷的危害性

4.1 引起應(yīng)力集中

凡事結(jié)構(gòu)截面有突然變化的部位，應(yīng)力的分布就特別不均勻，在某點的應(yīng)力值可能比平均值大許多倍，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力集中。

4.2 縮短使用壽命

天然氣管道屬于壓力管道，其焊縫承受周脈動載荷，若存在的焊接缺陷超過一定的界限，循環(huán)一周后缺陷就不斷擴展，長大，直至發(fā)生斷裂，運行中的天然氣管道將會發(fā)生爆炸。焊縫中的缺陷會大大降低工程質(zhì)量和使用壽命，甚至可能造成天災(zāi)人禍，一些儲罐、天然氣管道的爆炸都與焊接缺陷有直接關(guān)系。

5 結(jié)束語

采用氬電聯(lián)焊對天然氣管道進行焊接既提高了工效和質(zhì)量，又降低了造價；通過對施工中所產(chǎn)生缺陷的歸類，成因的分析、總結(jié)，找出合適的預(yù)防措施。選擇正確的焊接工藝參數(shù)，將焊接缺陷降低到最小，充分發(fā)揮設(shè)備效能，保證焊接質(zhì)量，以提高經(jīng)濟效益。

[1] 王新玲.氬電聯(lián)焊在燃氣管道施工中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2011，（12）∶64.

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[3] 植冠鋒.燃氣管道施工中氬電聯(lián)焊的運用[J].工程技術(shù)∶文摘版，2016，（6）∶69.

[4] 李鑫.氬電聯(lián)焊在燃氣管道施工中的應(yīng)用思考[J].城市建設(shè)理論研究∶電子版，201，（19）.

Analysis of Defects in Argon Gas Welding in Natural Gas Pipeline Construction

Zhao Jian-dong

This paper introduces the ITU argon welding construction technology in the actual construction application，through the analysis of various combined welding of argon electrical causes of common defects，puts forward the corresponding preventive measures，in order to improve the welding quality of ITU argon welding.

TIG welding；defect；preventive measure

TG457.6

B

1003-6490（2017）02-0099-02