長輸管道的焊接方法：
一、手工焊
(1)焊條電弧焊 具有靈敏煩瑣、順應(yīng)性強等特性，同時由于焊條工藝性能的不時改良，其熔敷效率、力學(xué)性能仍能滿足當(dāng)今管道建立的需求，特別時焊接補焊時應(yīng)用更普遍。焊條為纖維素型焊條和低氫型焊條，其下向焊和上向焊兩種辦法的有機分離及纖維素焊條良好的根焊順應(yīng)性在很多場所下仍是其它焊接辦法所不能替代的。
(2)手工鎢極氬弧焊 焊接質(zhì)量好，背部無焊渣，普通用來停止站場緊縮機進出口、球閥等設(shè)備，以及管徑較小、壁厚較薄的工藝管道，安放式角焊縫的裝置焊接。鎢極氬弧焊辦法請求焊前嚴(yán)厲停止坡口清算，焊接過程中須有防風(fēng)措施。
二、半自動焊
(1)自保護藥芯焊絲半自動焊 該項技術(shù)在1996年的庫鄯線管道工程中初次應(yīng)用于，隨后在蘇丹、蘭成渝、澀寧蘭等管道工程中推行應(yīng)用。這種焊接辦法操作靈敏，環(huán)境順應(yīng)才能強，焊接熔敷效率高，焊接質(zhì)量好，焊工易于控制，焊接合格率高，是目前國內(nèi)管道工程中重要的填充、蓋面焊辦法。
(2)CO2氣體保護半自動焊 隨著焊接電源特性的改良，經(jīng)過控制熔滴和電弧形態(tài)，CO2氣體保護焊的飛濺問題已根本處理，并開端在管道焊接中扮演重要角色，如STT型CO2逆變焊機的應(yīng)用等。這種焊接辦法操作靈敏，焊工易于控制，對不同的坡口順應(yīng)性強，焊接質(zhì)量好，焊接效率高，焊道潤滑，但焊接過程受環(huán)境風(fēng)速的影響較大。STT半自動根焊請求管口組對過程中堅持對口間隙平均分歧，否則將會在后序的填充、蓋面焊道中產(chǎn)生坡口邊緣未熔合、夾渣等缺陷。
三、自動焊
自動焊可應(yīng)用于根焊和填充、蓋面焊。自動根焊辦法采用自動內(nèi)焊機或外焊機單面焊雙面成型。
(1)內(nèi)焊機 “西氣東輸”管道工程中運用的自動內(nèi)焊機是針對Φ1016mm管徑的管道根焊焊接專機，分別為英國NOREAST公司消費的內(nèi)焊機和中國石油自然氣管道局PIW3640型內(nèi)焊機。其特性為適用的管徑范圍窄，設(shè)備一次投資較大，但焊接效率十分高，Φ1016mm的鋼管根焊需時約70秒鐘左右。由于是在鋼管內(nèi)停止焊接，焊接過程中受環(huán)境風(fēng)速的影響比擬小，如圖1所示。
(2)自動外焊機單面焊雙面成型根焊 單面焊雙面成型根焊設(shè)備主要為意大利PWT公司的CWS.02NRT型自動外焊機，以及美國LINCOLN公司的STT電源匹配自動外焊機。自動外焊機單面焊雙面成型的根焊設(shè)備處理了不用反面襯墊的單面焊雙面成形根焊問題，根焊厚度達4.5mm，遠高于內(nèi)焊機的焊接厚度(1～1.2mm)，焊接效率高，Φ1016mm的鋼管根焊需時約8分鐘左右。由于采用氣體維護，焊接過程對環(huán)境風(fēng)速敏感，施工時應(yīng)有防風(fēng)棚等防風(fēng)措施。
焊接工藝過程
1、焊前準(zhǔn)備
1.1選管
因為西氣東輸X標(biāo)使用的是DN813×9.5mm的螺旋鋼管，口徑相對于平時使用的鋼管要大，因此更加容易出現(xiàn)兩個鋼管的周長不同，在某些方向的曲率半徑不相同，這樣比較容易在施工產(chǎn)生較大的錯邊量，從而直接影響整個焊口的焊接質(zhì)量，所以在鋼管進入現(xiàn)場之前建議對每根鋼管兩端進行周長的測量，然后對鋼管的分布有個大致的規(guī)劃，盡量使進行焊接的兩個鋼管周長之差不要超過3mm，這樣能夠減少錯邊帶來的缺陷的產(chǎn)生。
1.2坡口處理
坡口清理對于根焊相當(dāng)重要，否則容易產(chǎn)生內(nèi)咬、內(nèi)凹、氣孔等缺陷，坡口清理需要取出坡口內(nèi)側(cè)及坡口兩側(cè)25mm范圍內(nèi)的一切污物。
1.3坡口打磨
坡口打磨技術(shù)要求：打磨坡口內(nèi)側(cè)至出現(xiàn)金屬光澤同時又不允許傷及坡口角度。螺旋焊縫打磨技術(shù)要求：要求打磨坡口兩側(cè)10mm范圍內(nèi)螺旋焊縫與母材平齊，并呈30度仰角平緩過渡。關(guān)于螺旋焊道的打磨要求較高是因為未打磨的螺旋焊縫和管道焊縫構(gòu)成交叉焊縫造成三維應(yīng)力及缺口效應(yīng)，易造成裂紋，而且未打磨的螺旋焊縫與母材夾角處往往有鐵銹，蓋面時候容易產(chǎn)生氣孔。另外對于焊接借口的螺旋鋼管的螺旋焊縫應(yīng)該至少離開100mm，避免應(yīng)力集中，產(chǎn)生缺陷。
1.4坡口制備
在坡口制備工程中，要特別注意坡口的角度和鈍邊，過大或過小都降影響焊口質(zhì)量，過大的鈍邊一般會出現(xiàn)未焊透，過小的鈍邊容易產(chǎn)生燒穿，都會影響到根焊的質(zhì)量。所以應(yīng)該嚴(yán)格按照工藝要求，一般選擇在1.5~2.0mm之間。
2、根焊
對于長輸管道采用下向焊的目的是采用大的焊接規(guī)范和相對少的焊接材料消耗從而達到提高工效、節(jié)約成本，而很多焊工依然采用的習(xí)慣的管道全位置向上焊的大間隙、小鈍邊的對口參數(shù)用作管道下向焊技術(shù)，既是不科學(xué)的，同時也是不經(jīng)濟的。這樣的對口參數(shù)，不僅增加了焊材的無謂消耗，而且隨焊材消耗的增加，同時也增加了焊接缺陷產(chǎn)生的概率。而且根部缺陷的返修較填充蓋面中產(chǎn)生的缺陷要為困難，所以根焊的對口參數(shù)選擇相當(dāng)重要，一般間隙在1.2-1.6mm之間，鈍邊在1.5-2.0mm之間。
在進行根焊時，焊條要求和管道軸線成90度夾角，并指向軸心，正確的焊條姿勢是保證根焊背面成形的關(guān)鍵，特別是在保證根焊焊道位于焊縫中心和消除內(nèi)咬及單邊未焊透上，當(dāng)調(diào)整焊條縱向夾角可以改變焊條穿透能力，由于一般不能獲得完全一致的坡口間隙和鈍邊，所以要求焊工必須通過焊條縱向夾角的調(diào)節(jié)以調(diào)整電弧的穿透力，以適應(yīng)接頭坡口和焊接位置。焊條應(yīng)保持在接頭的中心，除非發(fā)生電弧偏吹。焊工可以通過調(diào)整焊條與管道軸線夾角角度及保持短弧可以消除電弧偏吹，否則電弧吹向的單邊坡口內(nèi)側(cè)將發(fā)生內(nèi)咬，另一側(cè)發(fā)生未焊透。
對于焊道熔池的控制，為獲得一個內(nèi)部成形良好的根焊焊道，在根焊過程中始終保持一個小的，可見的熔池是關(guān)鍵，如果熔池變得過大，馬上會導(dǎo)致內(nèi)咬或燒穿。通常，熔池的尺寸3.2mm長最為理想，一旦發(fā)現(xiàn)熔池的尺寸發(fā)生微小變化，則馬上應(yīng)通過調(diào)整焊條夾角，電流等措施，使合適的熔池尺寸得以保持。
根焊清根是保證根焊在整個焊縫中質(zhì)量的關(guān)鍵，根焊清根的要點是清楚凸行焊道和車軌線，如果清根過度，會造成根焊太薄，熱焊時容易發(fā)生燒穿，清的不夠，則易產(chǎn)生夾渣和氣孔。清根要用4.0mm厚的碟形砂輪片。我們的焊工通常喜歡用1.5或2.0mm返修切割片作為焊接清渣工具，但是1.5或2.0mm切割片往往易產(chǎn)生深槽，在隨后的焊接過程中產(chǎn)生不完全熔合或夾渣，從而造成返修，同時1.5或2.0mm切割片的清渣損耗和清渣效率都不如4.0mm厚的碟形砂輪片。對于清除要求使車軌線清除，并使魚背修成接近平或微凹。
3、熱焊
在根焊清根保證質(zhì)量的前提下，方能進行熱焊，通常熱焊與根焊之間的間隙時間不能長于5min。半自動保護焊通常采用后拖角為5度－15度，并且焊絲和管理軸線成90度夾角。熱焊道原則是不作或作小副橫向擺動，在保證電弧位于熔池前端條件下，帶著熔池下行，在4點鐘到6點鐘；8點鐘到6點鐘位置應(yīng)該進行適當(dāng)?shù)臋M向擺動以避免在仰焊部位產(chǎn)生過凸的焊道。
對于起弧、收弧氣孔的清除，可以在起弧處稍做停頓，便于氣體浮出熔池，或者采用搭接起弧、收弧是解決起弧、收弧氣孔的最有效方法；焊道完成后用4.0mm厚的碟形砂輪片去除凸形焊道。
熱焊過程中如果發(fā)生根焊燒穿，則不得采用半自動保護焊進行修補，否則會在修補焊道中出現(xiàn)密集氣孔。正確的工藝是發(fā)現(xiàn)燒穿時立即停止進行半自動保護焊，對根焊燒穿處特別是燒穿處的兩端進行修磨成緩坡過渡，按根焊工藝要求用手工纖維素焊條對燒穿處進行補焊，等補焊處焊縫溫度降到100度～120度時再按正常熱焊道半自動保護焊工藝?yán)^續(xù)進行焊接。
熱焊道工藝參數(shù)的選用原則是以對根焊道不產(chǎn)生燒穿為原則，盡可能采用高的的送絲速度和與送絲速度相匹配的焊接電壓，其優(yōu)點是：可以獲得高的焊接速度，高的送絲速度可以獲得大的熔深，大的電弧電壓可以獲得寬的熔池，這樣可以使根焊道清渣后殘留的渣，特別是根焊道車轍線內(nèi)隱藏的渣熔出，浮到熔池的表面，而且可以獲得凹型焊道，減輕熱焊道清渣勞動強度。
熱焊道清渣原則上要求鋼絲輪進行清渣，對于局部去除不了的渣要求砂輪去除。局部凸型焊道要求用4.0mm厚的碟形砂輪片打磨，去除凸出部分（主要發(fā)生在5：30－6：30點鐘位置），否則易產(chǎn)生柱狀氣孔。不允許在焊道上有焊渣，因為焊渣的存在將影響填充焊電弧導(dǎo)電性，造成瞬間斷弧，形成局部密集氣孔。
4、填充焊
在保證熱焊道焊接質(zhì)量的前提下，才能進行填充焊道，填充焊的焊接要求基本上和熱焊相同，送絲速度稍大于熱焊，電壓稍高于熱焊。在填充焊道完成后，要求2點－4點，8點－10點填充焊基本和母材表面平齊，所留坡口余量最大不得超過1.5mm，以保證蓋面焊時，立焊位置不會出現(xiàn)氣孔或者低于母材，必要時要求填充焊增加一道立填焊。立填焊只在填充焊道在2－4點鐘、10－8點鐘之間當(dāng)填充焊完成后，在上述位置其填充表面距坡口表面相差較多，如直接蓋面，完成焊道后，在上述位置會出現(xiàn)焊縫表面低于母材表面時才增加一道立填焊。立填焊必須起弧后一次完成，不得在焊接過程中斷弧，因為在這一位置的焊接接頭很容易出現(xiàn)接頭密集氣孔。立填焊通常不作橫向擺動，帶著熔池下行，可以在立焊位置獲得微凸或平的填充焊道表面，這樣可以避免蓋面焊縫表面出現(xiàn)凹形和焊道中心低于母材。立填焊的焊接工藝參數(shù)選用原則是相對高的焊接送絲速度，相對低的焊接電壓，這樣可以避免出現(xiàn)氣孔。
5、蓋面焊
在保證填充焊接質(zhì)量的前提下，才能進行蓋面焊接。由于半自動保護焊的高熔敷效率，蓋面焊時要特別注意焊接工藝參數(shù)的選用。而工藝參數(shù)選用的關(guān)鍵是送絲速度、電壓、后拖角、干伸長和焊接速度。為避免產(chǎn)生氣孔，應(yīng)選用較高的送絲速度，較低的電壓（電壓較正常的和送絲速度匹配的電壓低一伏左右），較長的干伸長，對于焊接速度以保證焊接電弧始終位于焊接熔池的前方為原則。在5點－6點，7點－6點，可增大干伸長改焊為推焊，這樣可以獲得較薄的焊道層，以避免在焊道的仰焊部位余高超高。為消除蓋面焊在仰爬坡部位和立焊部位產(chǎn)生接頭氣孔，在立焊部位通常必須一次焊完，在2點鐘－4點半鐘，10點鐘－8點半鐘嚴(yán)禁產(chǎn)生焊接接頭，以免氣孔的產(chǎn)生。為避免產(chǎn)生仰爬坡部位接頭氣孔，采用先焊4點半鐘－－6點鐘，8點半鐘－6點鐘之間焊縫，然后再焊12點鐘－4點半鐘，12點鐘－8點半鐘之間的焊縫，可以有效避免仰爬坡部位接頭氣孔的產(chǎn)生。蓋面焊的焊接工藝參數(shù)基本上和熱焊相同，只是需要送絲速度稍大一些。
6、半自動保護焊焊接缺陷的控制
半自動保護焊的操作的關(guān)鍵是應(yīng)勢利導(dǎo)，焊接過程中始終保持焊接電弧位于焊接熔池的前方和薄層快速多道焊是所有焊接缺陷克服的關(guān)鍵，切忌硬性獲得大的單層焊道厚度，并要注意焊接過程的穩(wěn)定，焊接質(zhì)量主要是與送絲速度，焊接電壓，干伸長度，后拖角度，焊接行走速度這五大焊接工藝參數(shù)有關(guān)，改變?nèi)魏我粋€，其余四個參數(shù)都要做相應(yīng)的調(diào)整。
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