CN118002885A - 一种特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,包括如下步骤：S1：根据特厚大应变管线钢自身强度与相应环焊缝力学性能指标要求，选择全自动焊方法、焊接设备以及对应的焊接材料和保护气类型；S2：明确特厚大应变管线钢焊接端的坡口为复合形式坡口、坡口角度与尺寸；S3：检查并清理特厚大应变管线钢的坡口区域；S4：采用感应加热的方式对两根待焊接的特厚大应变管线钢相互靠近的一端进行焊前预热；S5：采用内焊机对两根待焊接的特厚大应变管线钢进行根焊焊道焊接；S6：采用外焊机对两根待焊接的特厚大应变管线钢进行热焊、填充、盖面焊道焊接；S7：焊接完成后进行焊缝修磨与无损检测，其焊接端面具有较大的应变能力。
Description
技术领域
本发明属于油气输送管道焊接技术领域，尤其涉及一种特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法。
背景技术
油气输送管网作为能源输送的大动脉，其干线管道以大口径、高钢级为主，管道沿线经过地震断裂带等高应变地区时，必须采用专用的基于应变设计的抗大变形管线钢，以满足管道的服役要求，而抗大变形管线钢除了自身需具备较好的抗变形能力外，其管端焊接处也需要具备较好的抗弯曲能力否则在发生地质灾害时，管道的焊接处可能存在断裂泄露的风险。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种焊接简便，且焊接处具有耐应变能力的特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,包括如下步骤：
S1：根据特厚大应变管线钢自身强度与相应环焊缝力学性能指标要求，选择全自动焊方法、焊接设备以及对应的焊接材料和保护气类型；
S2：根据特厚大应变管线钢的壁厚与全自动焊方法，明确特厚大应变管线钢焊接端的坡口为复合形式坡口、坡口角度与尺寸；
S3：检查并清理特厚大应变管线钢的坡口区域；
S4：采用内焊机将两根待焊接的特厚大应变管线钢进行组对，采用感应加热的方式对两根待焊接的特厚大应变管线钢相互靠近的一端进行焊前预热；
S5：采用内焊机对两根待焊接的特厚大应变管线钢进行根焊焊道焊接；
S6：采用外焊机对两根待焊接的特厚大应变管线钢进行热焊、填充、盖面焊道焊接；
S7：焊接完成后进行焊缝修磨与无损检测。
上述技术方案中所述步骤S1中：
选择内焊机自动焊根焊+外焊机自动焊热焊、填充、盖面的全自动焊方法及相应的自动焊设备；
根据特厚大应变管线钢环焊缝力学性能要求，选择强度高的实心焊丝；
焊接保护气为Ar与CO2的混合气，具体比例为80vol％Ar+20vol％CO2。
上述技术方案中所述步骤S1中根焊采用ER80S-G气保护实心焊丝，规格为0.9mm，热焊、填充和盖面采用ER90S-G气保护实心焊丝，规格为1.0mm。
上述技术方案中所述步骤S2中：
根据内焊机自动焊根焊+外焊机自动焊热焊、填充、盖面的全自动焊方法，将坡口形式确定为复合V型坡口；
所述复合V型坡口由内向外依次为第一斜面、钝边、第二斜面和第三斜面，所述第一斜面、第二斜面和第三斜面与径向面的夹角分别为γ、α和β，其中γ＝37.5°，α＝45±1°，β＝4±1°；所述钝边的厚度为p，其中，P＝1.1±0.2mm，所述第二斜面和第三斜面的拐点处至特厚大应变管线钢内壁的厚度为H，其中，H＝5.5±0.3mm，第一斜面与所述钝边的拐点处于所述特厚大应变管线钢内壁的厚度h，其中h＝1.6±0.2mm。
上述技术方案中所述步骤S3中：
钢管内外表面坡口及两侧应清理干净，且坡口及两侧应清理至显现金属光泽。
上述技术方案中所述步骤S4中：
组对间隙为0-0.5mm，错边量控制在2.0mm以内；
预热温度约95-105℃，层道间温度控制在80-150℃范围内。
上述技术方案中所述步骤S5中根焊焊接方向为下向，焊枪不摆动，焊丝与焊接电源正输出端相关联。
上述技术方案中所述步骤S5中根焊电流为180-210A，焊接电压为19-24V，焊接速度为68cm/min，送丝速度为9.2-9.5m/min，保护气流量为25-35L/min。
上述技术方案中所述步骤S6中热焊开始与根焊结束的时间间隔控制在15分钟内，热焊、填充、盖面焊接方向为下向，焊枪平摆，焊丝与焊接电源正输出端相关联。
上述技术方案中所述步骤S6中热焊电流为190-240A，焊接电压为22-25V，焊接速度为51-57cm/min，送丝速度为9.6-10m/min，保护气流量为25-35L/min；
填充焊电流为170-235A，焊接电压为22-25V，焊接速度为36-53cm/min，送丝速度为8.5-10m/min，保护气流量为25-35L/min；
盖面焊电流为110-150A，焊接电压为22-25V，焊接速度为43-55cm/min，送丝速度为6.5-6.8m/min，保护气流量为25-35L/min。
本发明的有益效果在于：本实施例适用于指导特厚大应变管线钢环焊缝焊接，从坡口加工、钢管组对、焊接、过程控制等方面提出具体的操作指南，本实施例在特厚大应变管线钢环焊缝焊接方法可保障特厚抗大变形管线钢环焊缝焊接效率与焊接质量，助力油气管网向地震断裂带等特殊地区延伸。
附图说明
图1为本发明实施例所述特厚大应变管线钢环焊缝全自动焊方法的流程图；
图2为本发明实施例中复合V型坡口的剖面示意图；
图3为本发明实施例中两个特厚大应变管线钢对接时的剖面示意图；
图4为本发明实施例中复合V型坡口焊接后的结构示意图。
图中：1第一焊道；2第二焊道；3-1第三焊道A；3-2第三焊道B；4-1第四焊道A；4-2第四焊道B；5-1第五焊道A；5-2第五焊道B；6-1第六焊道A；6-2第六焊道B；7-1第七焊道；8-1第八焊道A；8-2第八焊道B；10特厚大应变管线钢；11第一斜面；12钝边；13第二斜面；14第三斜面。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
如图1所示，本发明实施例提供了一种特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,包括如下步骤：
S1：根据特厚大应变管线钢自身强度与相应环焊缝力学性能指标要求，选择全自动焊方法、焊接设备以及对应的焊接材料和保护气类型等；
S2：根据特厚大应变管线钢的壁厚与全自动焊方法，明确特厚大应变管线钢焊接端的坡口为复合形式坡口、坡口角度与尺寸；
S3：检查并清理特厚大应变管线钢的坡口区域；
S4：采用内焊机将两根待焊接的特厚大应变管线钢进行组对，采用感应加热的方式对两根待焊接的特厚大应变管线钢相互靠近的一端进行焊前预热；
S5：采用内焊机对两根待焊接的特厚大应变管线钢进行根焊焊道焊接；
S6：采用外焊机对两根待焊接的特厚大应变管线钢进行热焊、填充、盖面焊道焊接；
S7：焊接完成后进行焊缝修磨与无损检测。
上述技术方案中所述步骤S1中：
选择内焊机自动焊根焊+外焊机自动焊热焊、填充、盖面的全自动焊方法及相应的自动焊设备；
根据特厚大应变管线钢环焊缝力学性能要求，选择强度高的实心焊丝；
焊接保护气为Ar与CO2的混合气，具体比例为80vol％Ar+20vol％CO2。
上述技术方案中所述步骤S1中根焊采用ER80S-G气保护实心焊丝，规格为0.9mm，热焊、填充和盖面采用ER90S-G气保护实心焊丝，规格为1.0mm。
上述技术方案中所述步骤S2中：
根据内焊机自动焊根焊+外焊机自动焊热焊、填充、盖面的全自动焊方法，将坡口形式确定为复合V型坡口；
如图2所示，所述复合V型坡口由内向外依次为第一斜面、钝边、第二斜面和第三斜面，所述第一斜面、第二斜面和第三斜面与径向面的夹角分别为γ、α和β，其中γ＝37.5°，α＝45±1°，β＝4±1°；所述钝边的厚度为p，其中，P＝1.1±0.2mm，所述第二斜面和第三斜面的拐点处至特厚大应变管线钢内壁的厚度为H，其中，H＝5.5±0.3mm，第一斜面与所述钝边的拐点处于所述特厚大应变管线钢内壁的厚度h，其中h＝1.6±0.2mm。
上述技术方案中所述步骤S3中：
钢管内外表面坡口及两侧150mm范围内应清理干净，不应有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂、油漆和影响焊接质量的其它有害物质；
坡口及两侧25mm范围内应采用机械法清理至显现金属光泽。
上述技术方案中所述步骤S4中：
组对间隙为0-0.5mm，错边量控制在2.0mm以内，不能用锤击法校正错边，内焊机组对时，不应在钢管内表面留下刻痕、磨痕和油污；
预热温度约95-105℃，层道间温度控制在80-150℃范围内。
上述技术方案中所述步骤S5中根焊焊接方向为下向，焊枪不摆动，焊丝与焊接电源正输出端相关联。
上述技术方案中所述步骤S5中根焊电流为180-210A，焊接电压为19-24V，焊接速度为68cm/min，送丝速度为9.2-9.5m/min，保护气流量为25-35L/min。
上述技术方案中所述步骤S6中热焊开始与根焊结束的时间间隔控制在15分钟内，热焊、填充、盖面焊接方向为下向，焊枪平摆，焊丝与焊接电源正输出端相关联。
上述技术方案中所述步骤S6中热焊电流为190-240A，焊接电压为22-25V，焊接速度为51-57cm/min，送丝速度为9.6-10m/min，保护气流量为25-35L/min；
填充焊电流为170-235A，焊接电压为22-25V，焊接速度为36-53cm/min，送丝速度为8.5-10m/min，保护气流量为25-35L/min；
盖面焊电流为110-150A，焊接电压为22-25V，焊接速度为43-55cm/min，送丝速度为6.5-6.8m/min，保护气流量为25-35L/min。
实施例
如图1所示为根据本发明的一个实施例的一种特厚大应变管线钢环焊缝全自动焊方法。
本发明的一种特厚大应变管线钢环焊缝全自动焊方法基于以下的主要理论和假设：首先需要明确特厚大应变管线钢的钢级、管径与壁厚；其次需要明确特厚大应变管线钢环焊缝力学性能指标要求，最后确定自动焊设备为管道环焊缝焊接的专用自动焊设备，同时配备专用的轨道。
在实施例中，所述特厚大应变管线钢环焊缝全自动焊方法用于特厚大应变管线钢环焊缝焊接，特厚大应变管线钢为X80M HD2型，管径为1219mm，壁厚T为33mm。本发明的特厚大应变管线钢环焊缝全自动焊方法还可以用于其他钢级特厚大应变管线钢环焊缝的焊接。完成下文步骤S1-步骤S7，则实现了特厚大应变管线钢环焊缝焊接。
请参阅图1，本发明的一种特厚大应变管线钢环焊缝全自动焊方法包括以下步骤：
步骤S1：大应变管线钢钢级为X80 HD2型与相应环焊缝力学性能指标要求满足DEC-OGP-G-WD-002-2020-1《油气管道工程线路焊接技术规定》、西气东输四线天然气管道工程(吐鲁番-中卫)焊接及无损检测专题报告相关要求，明确全自动焊方法、自动焊设备与对应的焊接材料型号与规格、保护气类型等；
其中，选择CPP900-IW48型内焊机自动焊根焊+CPP900-W2N型外焊机自动焊热焊、填充、盖面的全自动焊方法；
根据DEC-OGP-G-WD-002-2020-1《油气管道工程线路焊接技术规定》、西气东输四线天然气管道工程(吐鲁番-中卫)焊接及无损检测专题报告中关于大应变管线钢环焊缝力学性能的要求，根焊采用BOEHLER SG8-P ER80S-G气保护实心焊丝，规格为0.9mm，热焊、填充、盖面采用BOEHLER T Union GM 90ER90S-G气保护实心焊丝，规格为1.0mm；
焊接保护气为Ar与CO2的混合气，具体比例为80vol％Ar+20vol％CO2。
S2：根据大应变管线钢的壁厚与全自动焊方法，明确坡口为复合形式坡口、坡口角度与尺寸；
其中，根据内焊机自动焊根焊+外焊机自动焊热焊、填充、盖面的全自动焊方法，坡口形式确定为复合V型坡口；
具体的，如图2和图3所示，所述复合V型坡口由内向外依次为第一斜面11、钝边12、第二斜面13和第三斜面14，所述第一斜面11、第二斜面13和第三斜面14与径向面的夹角分别为γ、α和β，其中γ＝37.5°，α＝45±1°，β＝4±1°；所述钝边12的厚度为p，其中，P＝1.1±0.2mm，所述第二斜面13和第三斜面14的拐点处至特厚大应变管线钢10内壁的厚度为H，其中，H＝5.5±0.3mm，第一斜面11与所述钝边12的拐点处于所述特厚大应变管线钢10内壁的厚度h，其中h＝1.6±0.2mm，所述钝边至第三斜面远离所述钝边的一端的轴向间距为W，其中，W＝4.7-4.9mm，所述特厚大应变管线钢10的壁厚为T。
S3：检查并清理焊接区域；
钢管内外表面坡口及两侧150mm范围内应清理干净，不应有起鳞、磨损、铁锈、渣垢、油脂、油漆和影响焊接质量的其它有害物质；
坡口及两侧25mm范围内应采用机械法清理至显现金属光泽。
S4：采用内焊机进行组对，采用感应加热的方式进行焊前预热；
其中，组对间隙b为0-0.5mm，错边量≤2.0mm，不能用锤击法校正错边。内焊机组对时，不应在钢管内表面留下刻痕、磨痕和油污；
预热温度约为100℃，层道间温度控制在80-150℃范围内。
S5：采用CPP900-IW48型内焊机进行根焊焊道焊接；
其中，根焊焊接方向为下向，焊枪不摆动，焊丝与焊接电源正输出端相关联；
根焊电流为180-210A，焊接电压为19-24V，焊接速度为68cm/min，送丝速度为9.2-9.5m/min，保护气流量为25-35L/min，其中第一焊道1即为根焊区域。
S6：采用CPP900-W2N型双焊枪外焊机进行热焊、填充、盖面焊道焊接；
其中，热焊开始与根焊结束的时间间隔为15分钟；
其中，热焊、填充、盖面焊接方向为下向，焊枪平摆，焊丝与焊接电源正输出端相关联；
其中，如图4所示，第二焊道2为热焊，第二焊道2关闭双焊枪中的一焊枪，采用另一焊枪进行单道焊接，热焊电流为190-240A，焊接电压为22-25V，焊接速度为51-57cm/min，送丝速度为9.6-10m/min，保护气流量为25-35L/min。
第三焊道A3-1、第三焊道B3-2、第四焊道A4-1、第四焊道B4-2、第五焊道A5-1、第五焊道B5-2、第六焊道A6-1、第六焊道B6-2和第七焊道7-1均为填充焊道；8-1第八焊道A；8-2第八焊道B，其中，第三焊道A3-1和第三焊道B3-2是采用双焊枪同时焊接双道，第四焊道A4-1和第四焊道B4-2是采用双焊枪同时焊接双道，第五焊道A5-1和第五焊道B5-2是采用双焊枪同时焊接双道，第六焊道A6-1和第六焊道B6-2是采用双焊枪同时焊接双道，而第七焊道7-1是关闭双焊枪中的一焊枪，采用另一焊枪进行单道焊接，填充焊电流为170-235A，焊接电压为22-25V，焊接速度为36-53cm/min，送丝速度为8.5-10m/min，保护气流量为25-35L/min；
第八焊道A8-1和第八焊道B8-2均为盖面焊道，第八焊道A8-1和第八焊道B8-2是采用双焊枪同时焊接双道，盖面焊电流为110-150A，焊接电压为22-25V，焊接速度为43-55cm/min，送丝速度为6.5-6.8m/min，保护气流量为25-35L/min。
S7:复合V型坡口焊接完成后进行焊缝修磨与无损检测。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,其特征在于，包括如下步骤：
S1：根据特厚大应变管线钢自身强度与相应环焊缝力学性能指标要求，选择全自动焊方法、焊接设备以及对应的焊接材料和保护气类型；
S2：根据特厚大应变管线钢的壁厚与全自动焊方法，明确特厚大应变管线钢焊接端的坡口为复合形式坡口、坡口角度与尺寸；
S3：检查并清理特厚大应变管线钢的坡口区域；
S4：采用内焊机将两根待焊接的特厚大应变管线钢进行组对，采用感应加热的方式对两根待焊接的特厚大应变管线钢相互靠近的一端进行焊前预热；
S5：采用内焊机对两根待焊接的特厚大应变管线钢进行根焊焊道焊接；
S6：采用外焊机对两根待焊接的特厚大应变管线钢进行热焊、填充、盖面焊道焊接；
S7：焊接完成后进行焊缝修磨与无损检测。
2.根据权利要求1所述的特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,其特征在于，所述步骤S1中：
选择内焊机自动焊根焊+外焊机自动焊热焊、填充、盖面的全自动焊方法及相应的自动焊设备；
根据特厚大应变管线钢环焊缝力学性能要求，选择强度高的实心焊丝；
焊接保护气为Ar与CO2的混合气，具体比例为80vol％Ar+20vol％CO2。
3.根据权利要求2所述的特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,其特征在于，所述步骤S1中根焊采用ER80S-G气保护实心焊丝，规格为0.9mm，热焊、填充和盖面采用ER90S-G气保护实心焊丝，规格为1.0mm。
4.根据权利要求1所述的特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,其特征在于，所述步骤S2中：
根据内焊机自动焊根焊+外焊机自动焊热焊、填充、盖面的全自动焊方法，将坡口形式确定为复合V型坡口；
所述复合V型坡口由内向外依次为第一斜面、钝边、第二斜面和第三斜面，所述第一斜面、第二斜面和第三斜面与径向面的夹角分别为γ、α和β，其中γ＝37.5°，α＝45±1°，β＝4±1°；所述钝边的厚度为p，其中，P＝1.1±0.2mm，所述第二斜面和第三斜面的拐点处至特厚大应变管线钢内壁的厚度为H，其中，H＝5.5±0.3mm，第一斜面与所述钝边的拐点处于所述特厚大应变管线钢内壁的厚度h，其中h＝1.6±0.2mm。
5.根据权利要求1所述的特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,其特征在于，所述步骤S3中：
钢管内外表面坡口及两侧应清理干净，且坡口及两侧应清理至显现金属光泽。
6.根据权利要求1所述的特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,其特征在于，所述步骤S4中：
组对间隙为0-0.5mm，错边量控制在2.0mm以内；
预热温度约95-105℃，层道间温度控制在80-150℃范围内。
7.根据权利要求1所述的特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,其特征在于，所述步骤S5中根焊焊接方向为下向，焊枪不摆动，焊丝与焊接电源正输出端相关联。
8.根据权利要求7所述的特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,其特征在于，所述步骤S5中根焊电流为180-210A，焊接电压为19-24V，焊接速度为68cm/min，送丝速度为9.2-9.5m/min，保护气流量为25-35L/min。
9.根据权利要求1所述的特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,其特征在于，所述步骤S6中热焊开始与根焊结束的时间间隔控制在15分钟内，热焊、填充、盖面焊接方向为下向，焊枪平摆，焊丝与焊接电源正输出端相关联。
10.根据权利要求9所述的特厚大应变管线钢环焊缝的焊接方法,其特征在于，所述步骤S6中热焊电流为190-240A，焊接电压为22-25V，焊接速度为51-57cm/min，送丝速度为9.6-10m/min，保护气流量为25-35L/min；
填充焊电流为170-235A，焊接电压为22-25V，焊接速度为36-53cm/min，送丝速度为8.5-10m/min，保护气流量为25-35L/min；
盖面焊电流为110-150A，焊接电压为22-25V，焊接速度为43-55cm/min，送丝速度为6.5-6.8m/min，保护气流量为25-35L/min。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN119549845A (zh) * | 2024-11-01 | 2025-03-04 | 国家石油天然气管网集团有限公司 | 一种油气管道tig自动焊窄间隙焊接方法及其应用 |
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2024
- 2024-02-28 CN CN202410222278.7A patent/CN118002885A/zh active Pending
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