单面焊双面成型技术在小口径管材焊接中应用

中图分类号：P755.1文献标识码：A 文章编号：

摘要：本文介绍了单面焊双面成型技术在小口径管材焊接中应用。利用CO2气体保护焊或钨极氩弧焊进行管材焊接，管材处于水平位置或水平转动位置，在不加任何衬垫且不进行背面清根情况下，实现熔透焊接并保证100％RT探伤。

关键词：小口径管材；CO2气体保护焊；钨极氩弧焊；无衬垫

Abstract: this paper introduces one formation welding technology in small-bore tube welding, the application. Use of CO2 gas shielded welding or tungsten extremely argon arc welding for pipe welding, tubing in horizontal position or level turn position, in not add any liner and not to clear the root on the back, realize the penetration and ensure welding 100% RT detection.

Keywords: small-bore tube; CO2 shielded welding; Tungsten extremely argon arc welding; Without padding

1 序论

在船舶工程、海洋工程、建筑工程以及机械工程中，小口径管材（主要为碳钢管或不锈钢）作为主要流体输送管道，应用越来越为广泛。小口径管材之间对接接头或与其附件的角接接头普遍存在施工过程中。传统方法中，小口径管材通常是依靠反面钢衬垫（或钢衬管）来实现全熔透焊接，但对于输送流体管道，由于需保证流体传送通畅，管材内部不允许添加钢衬垫。另外此类管材由于受管径限制，反面无法清根。本文就在既不进行反面清根，又不使用衬垫情况下，如何进行小口径管材的全熔透焊接进行一次探索。

2焊接工艺

2.1焊前准备

在焊接之前，必须对焊缝坡口面及其两侧各宽20mm范围进行清理，去除铁锈、油污、油漆等污物。对于碳钢管的锈蚀，必须使用钢丝刷打磨，直至露出金属光泽，不锈钢可以使用丙酮清洗。坡口加工面的毛刺应当打磨去除。

所有施焊的焊工必须具有相应资格。

2.2焊接材料选择

焊接时，可以采用CO2气体保护焊进行焊接，保护气体可以使用纯CO2气体或80%CO2＋20%Ar混合气体；也可以使用钨极氩弧焊进行施焊；或CO2气体保护焊、钨极氩弧焊二者配合使用。

使用CO2气体保护焊，焊丝按表1选用；使用钨极氩弧氩弧焊，焊丝按表2选用。

表1CO2半自动或自动焊焊丝选用

表2 钨极氩弧焊焊丝的选用

2.3焊接参数选择

焊接工艺参数，按表3要求进行选择。

表3 焊接参数

2.4装配要求

(1)装配坡口需满足图1要求，当壁厚小于2mm时，按图1A要求执行，不开坡口，厚度达到或超过2mm时，按图1B要求执行。

图1 坡口示意图

(2)合适的坡口根部间隙对于保证熔透和避免熔穿非常关键，坡口根部间隙严格按表3中相关要求执行。

表3 装配间隙

(3)装配工在安装管子对接时，首先要检查管子接口同心度，防止安装错边。

(4)管子对接定位可选用定位“马”固定，或在焊缝内作定位焊固定。

(5)对于要求单面焊双面成型的管子拼缝，焊前，有色金属管内应充氩气保护，并采用钨极氩弧焊打底。

(6)结构上安装要求单面焊双面成型的管子拼缝，因无法进行充气保护，焊接中应仔细观察熔池，以确保背面焊缝质量。对于不锈钢管，焊后，管内要作钝化处理。

2.5工艺过程

(1)焊前充气

焊前先用铝铂胶带对所焊管子接缝两端面及坡口面封住（对于较长管子可采用海绵、泡沫、可溶纸等工具做成堵板，设置于距焊缝150mm～200mm的两侧，造成一个气室），管子一端充氩气，管子另一端开一个约5mm的小孔排气，等管子内空气排尽并被氩气充满后，方可开始焊接。

(2)焊接过程

焊接时，先撕开坡口面上的铝铂胶带，长约（30～40）mm，焊一段后，再撕开一段。不得将坡口面上的铝铂胶带全部撕完后再焊。焊接过程中，必须始终对管内充氩保护。

(3)滞后充气

焊接结束停留数分钟后，再停止充气保护。对于多层焊的中间层和盖面层，无论采用何种方法焊接，必须全过程处于管内充气保护，持续至整个接头焊接结束。

(4)焊接方法选择

对于要求为深熔焊不作射线探伤要求的管子拼缝，焊接打底层可直接选用CO2气体保护焊。而要求射线探伤的管子拼缝，打底层必须采用钨极氩弧焊，中间层及盖面层可采用CO2气体保护焊或钨极氩弧焊焊接。

2.6操作要领

(1)CO2气体保护焊操作要领

①焊接中，焊枪角度后仰15°～20°，焊丝伸出长度为（10～15）mm，见图2。

图2 焊枪仰角示意图

②当采用横向摆动运条方法时，摆动幅度稍大于根部间隙或前一层焊缝两趾端，并略作停顿，以保证根部及两趾间熔透。

③中途熄弧时，必须用砂轮将弧坑打磨成圆滑过渡，再引弧继续焊接。当焊缝与定位焊相接时，必须将定位焊去除，然后再引弧焊接。

(2)钨极氩弧焊操作要领

①对于水平转动管子对接的焊接，引弧可选在垂直位置与焊接方向相反10°～20°区域内引弧（即1～2点钟位置），见图3。

图3 焊枪仰角示意图

②对于水平固定管材对接的焊接，引弧应选在仰脸部偏左或偏右10mm处引弧（顺时针焊接，引弧点在约5点钟位置。逆时针焊接，引弧点在约7点钟位置），见图4。

图4 水平固定管材引弧示意图

③引弧必须引在坡口内，不得在坡口处管壁表面随意引弧。

④对于每个点的位置，在施焊过程中,始终沿圆周方向进行变化着。焊接采用半击穿法。加以焊丝，以滴状形式使焊丝溶化的熔滴熔于熔孔中形成熔池，填充焊丝端点始终在熔池内，焊炬要匀速移动。

⑤当焊接熄弧后重新引弧时，引弧点应在弧坑后面重叠焊缝（5～10）mm处引弧，电弧引然后，焊炬在引弧处停留（5～10）秒，以获得与焊缝同宽明亮、湿润的焊缝，随后向焊接方向运弧，直至移动至弧坑根部出现熔孔时，方可填充焊丝

⑥焊接结束后，应借助焊机上的电流衰减装置，逐渐减小焊接电流，从而使熔池逐渐变小，熄弧后，氩气在收弧处延时保护，直至熔池冷凝，焊炬方可移开。

3安全措施

采用钨极氩弧焊时，除采用一般防护措施外，还应注意采用以下措施[1]保护操作者的安全。

3.1 通风措施

钨极氩弧焊工作现场要有良好的通风装置，以排出有害气体及烟尘。除厂房通风外，可在焊接工作量大，焊机集中的地方，安装几台轴流风机向外排风口。

3.2 防辐射措施

尽可能采用放射剂量极低的铈钨极。铈钨极加工时，应采用密封式或抽风式砂轮磨削，操作者应配戴口罩、手套等个人防护用品，加工后要洗净手脸。铈钨极应放在铝盒内保存。

3.3 防高频措施

为了防备和削弱高频电磁场的影响，采取的措施有：①工件良好接地：焊枪电缆和地线要用金属编织线屏蔽；②适当降低频率；⑧使用高频振荡器做为稳弧装置，减小高频电作用时间。

3.4其它措施

氩弧焊时，由于臭氧和紫外线作用强烈，穿戴非棉布工作服（如耐酸呢、柞绸等）。在容器内焊接又不能采用局部通风的情况下，可以采用送风式头盔、送风口罩或防毒面罩等个人防护措施。

4结论

根据实际检验效果来看，本文所介绍的小口径管材单面焊双面成型方法既可以有效保证小口径管材焊接质量，也避免了传统焊接方法对衬垫或反面清根的依赖，保证了此类管材液体输送性能，同时也减少了工时，节约了资源。

参考文献

[1] 吴林,焊接手册第2版第1卷。 北京：机械工业出版社，2001