混合氣體半自動焊在P22高壓管道焊接中的應(yīng)用思路分析

李作慧

摘要：為了高壓管道P22的焊接效率提高，研究了調(diào)試設(shè)備、選擇材料、焊接培訓(xùn)、工藝評價等領(lǐng)域的混合氣體半自動P22焊接方法。以改進(jìn)焊接工藝并將其應(yīng)用于正式管道的焊接。最后，它成功地應(yīng)用到了現(xiàn)場的固定口上，從而提高了焊接速度并確保了焊接質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：半自動焊接設(shè)備;焊材選用;半自動焊接

混合氣體保護(hù)焊是一種使用高電流密度焊的焊絲明孤熔化。半自動或自動焊接由活性氣體體（CO2）保護(hù)。焊接工藝效率高，焊接質(zhì)量好，功耗低。這是一種先進(jìn)焊接方法。

一、慨況

某企業(yè)高壓蒸汽管道P22裝置，乙烯裝置1套100萬t/年，壁厚最厚最高壓力。P22鉻鉬合金最大規(guī)格焊口為406×50mm或32×40mm。由于管道較晚到貨，管道第一個運(yùn)轉(zhuǎn)，焊接打底用氬弧焊和蓋面電弧焊的焊接工藝過長，不能滿足施工進(jìn)度的要求，必須自動焊接固定口用于提高工作效率的焊接。對于傳統(tǒng)的半自動焊接CO2氣體保護(hù)方法，較大飛濺，形狀差，難以控制焊接質(zhì)量，提高焊接的工作效率很難。P22高壓蒸汽管道需要通過各種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工藝性能。僅當(dāng)滿足設(shè)計(jì)要求時，此選項(xiàng)才可用于管道焊接。通過測試和應(yīng)用現(xiàn)場焊接，可以獲得良好的固定口的焊接效果。

二、氣體保護(hù)焊接特點(diǎn)比較

1.CO2焊特點(diǎn)：（1）高生產(chǎn)力。由于較大焊接電流密度，利用電弧熱量率高，焊絲連續(xù)通過焊后看不到渣，從而提高了生產(chǎn)率。（2）成本低，CO2消耗低，焊接成本低，是埋弧焊40%，是37至42%焊條電弧焊。（3）焊接較小，應(yīng)力較低。由于電弧的集中加熱，面積受熱小，CO2氣流冷卻強(qiáng)，焊接變形小，特別適合薄壁焊縫。（4）操作簡單，焊接過程中可觀察電弧焊接和熔池，操作簡單，焊偏不易，便于機(jī)械自動化。（5）缺點(diǎn)：大飛濺，強(qiáng)弧光。

2.氬弧焊特點(diǎn)：（1）焊縫保護(hù)好，質(zhì)量高;（2）變形和應(yīng)力小。（3）便于監(jiān)測和操作各個位置的焊接。（4）穩(wěn)定，少飛濺。（5）各種材料的焊接，特別是鋁、鎂、鈦等。（6）缺點(diǎn)：設(shè)備昂貴，困難引弧。

3.混合氣體保護(hù)：良好的氣體保護(hù)必須具有較低的電離勢，即氣體電子所需的電壓。由于低壓電壓在放電前暴露氣體，因此很容易激活電弧并保持穩(wěn)定。保護(hù)氣體不受焊縫質(zhì)量和其他氣體的影響。因此，大多數(shù)受保護(hù)的惰性氣體。At+CO2組合焊接降低熔滴的黏性，降低表面張力，提高熱敷率，增加熔體深度，防止簡單碳化合物飛濺，并提高焊接件的力學(xué)性能。其特點(diǎn)是：（1）焊接成本低。二氧化碳是化工廠的副產(chǎn)品，由廣泛的來源和低成本組成，約占埋弧和手弧焊成本的40至50%。（2）高生產(chǎn)力。焊接電流較大，以使熔接深度通過手動弧。小于10 mm的鋼板不能坡口，效率是手弧焊的2至4倍。（3）低功耗。CO2氣體保護(hù)焊是焊條電弧在具有CO2氣體保護(hù)和電焊焊接的4mm消耗的70%能耗。（4）用途廣。由于氣體保護(hù)焊電弧集中熱量，加熱小面積，氣流Ar+CO2冷卻，焊后焊接體積較小。薄板可以焊接1mm，厚板50mm或更大。（5）耐蝕性。防腐性能高于其他焊，因此焊接件表面的清潔需求不高，從而大大節(jié)省了生產(chǎn)時間。

三、混合氣體半自動焊在P22高壓管道焊接中的應(yīng)用

1.選用保護(hù)氣體。對于傳統(tǒng)的CO2氣體保護(hù)焊，焊后噴嘴容易堵塞，導(dǎo)致氣孔。焊工在短時間內(nèi)很難熟悉焊接技術(shù)，不在P22管線中（壁厚大于20 mm）。如普通氣體鎳基的施工現(xiàn)場采用Ar+H混合物來保護(hù)氣體。根據(jù)查詢數(shù)據(jù)，焊接合金（Ar）管可使用80+（CO2）20%混合氣體。保護(hù)氣體混目的是滿足各種金屬材料和焊接工藝的要求，以確保更好的保護(hù)、弧特性、過渡熔滴特性、焊縫形狀和焊接質(zhì)量。Ar+CO2特點(diǎn)是保護(hù)惰性氣體Ar、穩(wěn)定燃燒電弧、小飛濺和CO2保護(hù)。它提高了液體金屬厚度的黏稠，易漂移斑點(diǎn)，改善蘑菇形熔深。操作容易。可以在短時間內(nèi)控制焊縫要求，焊縫形狀，并提高焊縫質(zhì)量。

2.選擇實(shí)心焊絲。業(yè)主不允許在壓力管道焊縫中使用藥芯焊絲，因此實(shí)心焊絲的選擇。經(jīng)過各種焊絲廠商的比較試驗(yàn)，實(shí)心焊絲采用1.2mm的。由于現(xiàn)場焊接是高度超過10米的固定焊接件，因此焊絲訂購了5kg/盤，以簡化高焊接使用過程中的焊接。

3.工藝參數(shù)。焊接設(shè)備是一種結(jié)合焊接，需要調(diào)整各種材料的焊接。焊接電流（用于將焊接傳輸?shù)捷斔蜋C(jī)的速度）、電弧焊接、電弧焊接長度等。在焊接過程中。當(dāng)工藝參數(shù)符合最優(yōu)點(diǎn)時，可以控制電弧焊接，飛濺減少，提高焊接速度和質(zhì)量。

4.評估焊接過程。根據(jù)Nb/T 47014，從單個保護(hù)氣體過渡到混合保護(hù)氣體是一個重要因素。必須重新評估焊接工藝，以確保接頭性能符合設(shè)計(jì)要求。采用這種現(xiàn)場焊接方法的管道的主要規(guī)范焊口是406×50、325×40mm。因此，焊接工藝的評定規(guī)范為273×34 mm焊口工藝規(guī)范。

5.焊接固定口。前期準(zhǔn)備和試驗(yàn)后，固定口進(jìn)行焊接試驗(yàn)。焊接人員在工作時接受預(yù)置培訓(xùn)，現(xiàn)場焊接環(huán)境和焊接條件不同于培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)。若要檢查焊接品質(zhì)或缺陷以進(jìn)行分析和處理，必須在完成并測試第一個焊口后執(zhí)行后續(xù)焊接。因此，請同時選取壓縮機(jī)平臺上的第1道固定口，406×50mm焊口標(biāo)準(zhǔn)以及2名焊工同時焊接。組對完畢后，根據(jù)技術(shù)要求預(yù)先預(yù)熱打底氬弧焊，然后同時對焊接兩側(cè)進(jìn)行填充和蓋面。

比較前期的實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場焊接模式，從RT的返修片的產(chǎn)生到合理的整改措施，這意味著良好的焊接質(zhì)量，這意味著P22的焊接方法和程序可用于高壓管道的焊接。以乙烯管投產(chǎn)運(yùn)營，鋼高壓管P22按計(jì)劃工作。指出焊接工藝和方法符合設(shè)計(jì)和使用要求，可成功應(yīng)用于P22高壓管道焊接。雖然已將全位置自動焊接應(yīng)用于管線，但由于空間限制小于全位置自動焊，因此使用半自動焊接更為靈活。石油化工建設(shè)中的焊接位置和空間要求各不相同。半自動和全自動焊接可用于互補(bǔ)和完成大口徑厚管道的焊接。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳加.焊接工程師手冊[M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2019

[2]吳昊.混合氣體保護(hù)焊焊接工藝研究[S].2020

[3]李瑞.混合氣體半自動焊在P22高壓管道焊接中的應(yīng)用[S].2020