2021年管道自动焊常见缺陷产生原因及防治措施.pdf

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1、管道自动焊常见缺陷产生原因及防治措施管道自动焊常见缺陷产生原因及防治措施管道自动焊常见缺陷产生原因及防治措摘要:西气东输管道工程焊接工作量大,焊接质量要求高,采用自动焊的总里程数超过()*。通过对西气东输管道工程自动焊机组的长期跟踪,了解并掌握了经常出现的几种焊接缺陷,文章以西气东输管道工程第+标段山西临汾现场自动焊接为例,详细分析了未熔合、气孔、余高超标、咬边和迸丝产生的原因,并结合现场的具体情况,针对每种焊接缺陷提出了切实有效的防治措施,进一步提高了焊接质量和施工效率。0 引言西气东输管道工程是国家重点工程,主线路全长4000km)*,其特点是口径大(1016mm)、管壁厚(14.6-26

2、.2)、钢级高(API Spec 5L X70)、压力高(10MPa),这在我国管道建设史上尚属首次。由于焊接工作量巨大,焊接质量要求高,因此在较平坦的区段采用了自动焊技术。采用自动焊的总里程超过800km。自动焊技术在长输管道施工中的规模化应用,对大多数施工单位来说是一项全新的焊接工艺。在焊接过程中,焊接机头沿着安装在管道上的轨道行走,焊工通过操作盒进行参数设置,焊接过程是在自动控制下完成的。因此,自动焊可大大降低人为因素的影响,并且劳动强度低,焊缝质量好,焊接效率高。由于各施工单位都是初次接触和使用自动焊设备,因操作使用不当,有时也出现一些缺陷和问题,既影响焊缝质量,又影响工程进度,同时影

3、响自动焊技术高效率特性的发挥。我们通过对西气东输管道工程中自动焊机组的长期跟踪,对焊接施工中出现的缺陷进行了分析研究,提出了相应的措施,焊接质量和工程进度得到了保证,为今后的施工积累了经验。本文以西气东输管道工程第17 标段山西临汾现场自动焊接为例,分析焊接缺陷产生的原因,并提出防治措施。西气东输管道工程第17 标段(山西临汾段),管材规格为1016*14.6mm,部分地段为1016*17.5mm,材质为 X70钢。管道的坡口为单V 型,采用 STT 半自动焊封底,焊丝为JM-58(,直径为 1.2mm,100%CO2 保护;填充和盖面采用自动焊,焊丝为JM-68(,直径为1.0mm,混合气体

4、保护(20%CO2+80%Ar)。自动焊采用的是填充3 层或 4 层、盖面 1 层的多层下向焊方法。在施工初期,出现的主要问题有:未熔合、气孔、余高超标、咬边和迸丝。1 常见缺陷的原因分析及防治措施 1.1 未熔合是一种几乎没有厚度的面状缺陷,其直接危害是减少截面,增大应力,对承受疲劳、经受冲击、应力腐蚀或低温下工作都非常不利。未熔合是由于电弧未能直接在母材上燃烧,精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 1 页,共 5 页焊丝熔化的铁水只是堆积在上一层焊道或坡口表面上而形成的。主要形式有层间未熔合和单侧点状未熔合,并出现在平、立焊位置,长度不一,最长可达到100mm

5、左右。未熔合是由以下几方面原因造成的:(1)焊接速度慢。如图1(b)所示,由于焊接速度慢,电弧不能在上一层焊缝上燃烧,而是在熔池内的铁水上燃烧,焊丝熔化的铁水向前流淌,铺在上层焊缝上,这就造成了层间未熔合。(2)焊枪角度不正确。如图2 中(b)所示,焊枪所处的角度是不正确的。在此状态下焊接,&第!卷第!期熔池中铁水在电弧吹力作用下向前流淌,铺盖在电弧的前方,致使电弧不能在上一层焊缝上燃烧,造成层间未熔,并且随着角度的增大,铁水流淌更加严重,焊缝无法成型。(3)焊接跟踪不准确。在焊接过程中,由于焊工观察位置、角度的变化,在电弧摆动中心和坡口焊缝中心不重合时,就会使电弧只能在坡口的一侧燃烧到位,在

6、另一侧燃烧不到位,铁水只堆积在不到位的一侧,这样就产生了单侧未熔合,如图3 所示。(4)焊枪在端部的停留时间短。焊缝是由焊枪在坡口内边摆动、边移动施焊完成的。由于焊枪在端部的停留时间不足,电弧尚未将根部彻底熔透就摆动移向另一端,这样就在此处产生单侧未熔合。根据以上 4 种原因,采用下列措施,成功地避免了未熔合的产生。(1)适当加快焊接速度,使焊接电弧在正常焊接状态的位置上燃烧(如图1(b)所示)。(2)必须将焊枪调至图2(a)所示正确的焊接角度,焊枪与管道的法线形成0-10度角。(3)应保持相对固定的观察位置和角度进行焊接跟踪。(4)适当增加焊枪在两端的停留时间。是自动焊在现场出现的主要焊接缺

7、陷之一,是焊缝金属凝固过程中由于侵入气体而形成的气囊或空穴。因其酿成了结构的不连续性,就会削弱焊缝金属的机械强度,降低结构的气密性、水密性等。气孔多出现在平、立位置的焊缝接头处,从)射线相片上反映出以密集气孔偏多。经检查分析,发现形成气孔有以下3 方面的原因:(1)防风棚漏风。气体保护焊的最大缺点是抗风能力差,所以工程上所使用的管道自动焊设备均是在防风棚内作业的,虽有“全天候”之称,然而,当风速高、棚底所在的地面不平时,就会在防风棚的两侧包裹管道的帆布帘处及底部漏风。风吹到焊枪就会吹散保护气体,电弧和熔池失去了保护,导致在焊缝中产生气孔。精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎

8、下载-第 2 页,共 5 页文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:C

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15、会产生气孔。(3)焊前检气时间不足。在焊接起弧之前,焊枪头部及附近的气管内已不是所需的保护气体,而是空气,必须将此处的空气经检气完全排出后,方可起弧焊接。停焊时间越长,空气在气管内占有量就越多,所需的检气时间就越长。为此采取了以下5 个方面的防治措施:(1)防风棚两侧的帆布帘包裹管道后,再用绳索加以捆绑。(2)棚底四周加上帆布帘,并用沙土压牢。(3)把控制电缆小曲率地盘挂在防风棚侧壁上。(4)经常查看流量计,确定气体流量是否达到要求。在气管破损处用胶布缠堵,对破损严重的气管,进行整管更换。(5)每次焊接起弧之前,检气时间不得小于5s。通过这些措施的实施,有效地抑制了气孔的产生,提高了一次合格率

16、。1.5 焊缝余高超标是指焊缝表面上的金属超过了规定的需要量,余高超标不仅造成经济上的浪费、外形不美观,而且还是一个应力增值源。主要影响焊缝的疲劳寿命,随着余高高度的增加,焊缝的疲劳强度会急剧下降。在施工中,平、立焊位置的焊缝余高符合标准要求。由于仰焊位置的特殊性(熔滴受电弧吹力和重力两个相反方向力的作用,只有电弧吹力大于重力时,才能过渡到熔池内),导致熔滴过渡较慢,电弧燃烧时间长,熔池的热输入大,增强了铁水的流动性,使铁水由两侧向中间堆积下坠,因此在焊缝的中心形成一个脊梁背,特别是在7 点钟的部位,这种情况会更加严重,其高度大部分在3.0-3.5mm,个别地方甚至达到了4.0mm。虽进行了打

17、磨,但与平、立焊位置焊缝比较,外观相当差,并耗费人力和物力。通过以上具体分析,制定了以下几个方面的防治措施,使焊缝余高达到了标准要求。(1)在最后一遍填充后,给盖面留,1.5mm 的量(如图4 所示)。(2)控制盖面焊电流为,160-170A,电压 18.8V。(3)摆幅、摆速和停留时间均增加10-20%精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 3 页,共 5 页文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y

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24、4T1 ZH4S1M3E4T2(4)电感量在原来的基础上降低10%。(5)焊丝干伸长控制在7-10mm 范围内。(6)保持正确的观察角度。属焊缝成形缺陷之一,是由母材金属损耗引起的、沿焊缝焊趾产生的沟槽或凹缝,是电弧冲刷或熔化了近缝区母材金属后,又未能填充的结果。咬边严重影响焊接接头质量及外观成型,使得该焊缝处的截面减小,容易形成尖角,造成应力集中,该处断裂的可能性最大。由于仰焊位置的特殊性(在电弧吹力克服熔滴重力之后,熔滴方可向熔池过渡),因此在盖面的仰焊部位极易造成咬边。从仰焊位可直接观察到在焊缝两侧呈现断续、由浅至深的咬边,深度0.2-0.7mm,而局部点接近1.0mm,集中在 5-7

25、点钟区间,大约300mm 长的范围内,属于典型的宽型咬边。造成这类咬边的原因有以下几种:(1)焊接电流。焊接电流对咬边影响最大,大电流时,虽电弧吹力大,熔深大,焊丝熔敷率高,但同时热输入大,熔池内铁水温度高、流动性好,向焊缝中心流动。当电弧移走之后,致使熔池内无铁水或铁水少,此时电弧在母材上(即坡口边缘处)烧出一个弧坑,形成咬边。(2)回路中电感。短路过渡要求焊接回路中有合适的电感量,用以调节短路过渡电流的增长速度(di/dt),控制焊接过程中的飞溅量及电弧燃烧时间。通常细丝气保护焊,焊丝熔化速度快,熔滴过渡周期短,需要较大的短路过渡电流的增长速度。在仰焊时,较大的电感使得熔滴过渡频率低,燃弧

26、时间长,电弧移动至坡口两侧时,熔池内的铁水就向焊缝中心流动而形成咬边。(3)操作参数(摆幅、两端停留时间及偏移)。a 摆幅。如果摆幅小,电弧就烧不到坡口的棱沿上,只在坡口面上烧一个弧坑,从而导致咬边(如图5 所示)。b 两端停留时间。如果在最后一遍填充完成之后,给盖面留有较大的余量时,就应保证电弧在坡口两端有足够的停留时间,否则,焊丝熔化的量不足以填满熔池,这样就会在焊缝外两侧形成咬边。c 偏移。偏移是用以焊接跟踪的,如果观察的角度不对,就会产生视觉误差,而做出错误的判断和调整,使电弧在一边能够烧到位,而在另一边就烧不到位,在电弧烧不到位的一侧就会产生咬边。咬边的防治措施与余高超标的防治措施一

27、致。迸丝是在焊接状态下,焊丝接触到母材之后,焊丝干伸长部分发生的爆断现象。迸丝使电弧无法形成,不能实施正常的焊接工作。它是由电弧电压低造成的。从公式:U 空载=U电弧+U线损可以看出,在焊接电流的回路中,应尽可能减小U 线损,使 U 电弧接近 U 空载,保持电弧稳定,从而可以避免迸丝。精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 4 页,共 5 页文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M

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32、3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T

33、8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M

34、3E4T2在整个焊接回路中,从焊接电源引出的焊接电缆(截面50 平方毫米,长8m)、地线电缆(截面50 平方毫米,长5m)并不长,线上的电压损失很小,不足以造成迸丝。经过进一步的检查分析,发现问题出在地线上,有以下几方面的原因:(1)在整个地线电缆上有4 个接头,接头形式均为螺栓、螺母联结,导电面积小,电压损失大。在长时间、大电流的焊接过程中,接头处严重发热,达到烫手的程度,预计温度在 50 以上。(2)地线板与母材的接触形式如图6 所示。从图(6)a 可见,在填充第1、2 层时,地线板在管道坡口内的接触点较多,导电性能较好,分压小,很少出现迸丝;从图6(b)可见,在第3 层填充和盖面焊接时,

35、地线板在焊缝上接触点较少,导电性能差、分压大,所以频繁出现迸丝。(3)地线板与母材接触不紧密,在接触点处有过热烧红现象,致使U 线损增大,U 电弧减小而产生迸丝。针对以上原因,采取了以下措施:(1)将地线电缆接头减少为2 个,采用铜鼻子和地线板直接相贴的形式。(2)将地线板的厚度由原来的,6mm 增加到 16mm,增加接触点。(3)在地线板上加一重物,使地线与管道坡口能够紧密接触。通过以上改进措施的实施,再未产生过迸丝,电弧稳定,焊接连续正常。通过对所出现的各种问题的检查分析,在采取了有针对性的防治措施之后,有效地控制了缺陷的再次发生,使管道自动焊的优势(高质量、高效率)得到充分发挥,焊缝的外

36、观成型美观,一次合格率达98%以上,焊接质量及施工效率得到进一步提高。精品w o r d 学习资料 可编辑资料-精心整理-欢迎下载-第 5 页,共 5 页文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R

37、7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编

38、码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R

39、7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编

40、码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R

41、7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2文档编码:CK1M7A6V2T8 HS6G5R7Y4T1 ZH4S1M3E4T2

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