絕緣接頭柔性襯墊法混合氣體保護(hù)打底焊接工藝

西安泵閥總廠有限公司 （陜西 710032） 楊永良

1. 概述

絕緣接頭安裝于石油、天然氣輸送管線上，是管道陰極防腐保護(hù)的必備部分，能夠避免兩端管道形成金屬的導(dǎo)電通路。

以前，我公司常用的絕緣接頭法蘭-短管環(huán)縫打底焊接方法為手工氬弧焊，這種方法的缺點(diǎn)是：對(duì)焊工的操作水平要求較高，容易出現(xiàn)咬邊、燒穿和未焊透等缺陷，效率低，焊縫背面平整度差，需要打磨或機(jī)加工，成本高。

為了克服氬弧焊打底焊接技術(shù)的不足，我們?cè)囼?yàn)了柔性襯墊混合氣體保護(hù)打底焊接方法。

2. 工藝方案

進(jìn)行打底焊前，法蘭-短管之間預(yù)留一定間隙，用氬弧焊點(diǎn)固一定長(zhǎng)度之后，環(huán)縫背面粘貼一層柔性襯墊，然后用混合氣體保護(hù)自動(dòng)焊進(jìn)行打底、填充、蓋面焊縫的焊接。對(duì)于φ1.2mm的焊絲，組對(duì)間隙為2.5±0.2mm；沿圓周方向每隔120°點(diǎn)固1處，每處點(diǎn)固焊縫長(zhǎng)30mm，厚度2mm；襯墊選用由鋁箔背膠帶以及耐高溫纖維帶構(gòu)成的柔性襯墊。

3. 焊接工藝試驗(yàn)及焊接工藝評(píng)定

針對(duì)柔性襯墊混合氣體保護(hù)打底自動(dòng)焊工藝，進(jìn)行了焊接工藝試驗(yàn)及焊接工藝評(píng)定。試驗(yàn)所用焊機(jī)為本公司的臥式自動(dòng)MAG焊接專機(jī)，試件材料為API 5L L245，包括φ88.9mm×7.1mm、φ108mm×7mm、φ114.3mm×8mm、φ159mm×6mm、φ168.3mm×11mm各1組，試件端部在車床加工出30°坡口和0.5～1mm鈍邊，坡口正面和背面20mm范圍內(nèi)清除鐵銹、油脂及污物，使之露出金屬光澤。試件裝配定位焊時(shí)所用焊絲為J50。點(diǎn)固完成后，將襯墊貼于試件背面，粘貼時(shí)使襯墊的中線與試件間隙中線相重合，襯墊與試件緊密貼合。焊接方向采用左焊法，接頭形式如圖1所示。

圖1 柔性襯墊強(qiáng)制成形單面焊接接頭形式

試驗(yàn)所用保護(hù)氣體為80%Ar+20%CO2，焊絲為CHW—50C6實(shí)芯焊絲，φ1.2mm。焊接參數(shù)為：焊接電流180～200A，電弧電壓22～25V，焊接速度350～400mm/min，氣體流量15L/min。采取多層擺動(dòng)自動(dòng)焊方式，每層焊縫接頭部位錯(cuò)開(kāi)10～20mm，每層焊縫厚度2mm。

焊接完成后去除襯墊，焊縫外形平整、美觀，無(wú)焊接缺陷，背面成形情況如圖2所示。

圖2 柔性襯墊法混合氣體保護(hù)打底焊焊縫背面外觀

為考察柔性襯墊會(huì)不會(huì)影響根部焊縫化學(xué)成分，從打底焊縫背面車削鐵屑，進(jìn)行化學(xué)成分分析，附表為化學(xué)成分分析結(jié)果。

柔性襯墊法混合氣體保護(hù)打底焊背面焊縫化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） （%）

由附表可見(jiàn)，焊縫成分符合API 5L L245材料要求，柔性襯墊對(duì)根部焊縫化學(xué)成分沒(méi)有影響。

焊縫按JB/T4730.2—2005進(jìn)行射線探傷，達(dá)到了Ⅱ級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

4. 焊接接頭的力學(xué)性能

對(duì)φ168.3mm×11mm規(guī)格的試件焊接接頭進(jìn)行拉伸、彎曲、沖擊試驗(yàn)，皆符合NB/T47014—2011標(biāo)準(zhǔn)要求。其中抗拉強(qiáng)度為505MPa、520MPa；常溫沖擊值（7.5mm×10mm試樣）分別為：焊縫：242J、210J、222J；熱影響區(qū)：186J、228J、182J。面彎、背彎試樣彎曲180°之后皆無(wú)開(kāi)裂缺陷，說(shuō)明焊接工藝評(píng)定合格。

5. 生產(chǎn)驗(yàn)證

結(jié)合生產(chǎn)任務(wù)，針對(duì)DN80mm、DN100mm、DN150mm、DN200mm、DN250mm及DN500mm等6個(gè)口徑、9個(gè)品種的管子壁厚15mm以下絕緣接頭法蘭-短管的焊接，應(yīng)用了柔性襯墊法混合氣體保護(hù)打底、填充、蓋面焊接工藝，一次焊接合格率（射線探傷合格率）達(dá)到95%以上（手工氬弧焊打底焊合格率為85%以上），工效比手工氬弧焊打底提高了3倍。焊縫背面成形美觀，焊縫經(jīng)水壓強(qiáng)度試驗(yàn)及高壓氣密試驗(yàn)，均未發(fā)生泄漏。

6. 結(jié)語(yǔ)

工藝評(píng)定及生產(chǎn)實(shí)踐表明，柔性襯墊法混合氣體保護(hù)打底焊工藝焊縫質(zhì)量可靠，效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，是DN80～500mm、壁厚≤15mm絕緣接頭法蘭-短管打底焊接的優(yōu)選工藝。