高聰　王志強　高鋒　高磊

摘 要：本文根據(jù)現(xiàn)場施工中出現(xiàn)的焊道根焊部位返修合格率較低的現(xiàn)狀，將工程處現(xiàn)有的返修工藝進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，提出根焊排焊返修方法，這對以后油氣田產(chǎn)建施工中遇到的寬間隙返修焊口，提供了一種更有質(zhì)量保證的返修焊接方法。

關(guān)鍵詞： 根焊；返修；排焊

前言

焊接是油氣田集輸管線、站場建設(shè)中的主要工序。根據(jù)這幾年對油氣田產(chǎn)建中根焊位置返修焊口的統(tǒng)計，一般情況下，會有2%-8%的返修焊口。其中根部未熔合、夾渣等缺陷的出現(xiàn)概率占到了所有返修焊口的70%左右，而這此類缺陷返修過程中，返修人員打磨時稍有操作不當(dāng)，就會將缺陷位置間隙磨大，基本都在5mm至10mm左右。如采用單道根焊返修一次合格率僅有55%左右。鑒于以上油氣田產(chǎn)建中存在的現(xiàn)狀，提出了根焊排焊返修工藝，降低了對返修操作人員技術(shù)水平的要求，提高了返修焊口的合格概率，有效的保證了油氣田產(chǎn)建建設(shè)工期，同時相對降低了施工成本[1]。

1.根焊排焊返修焊接工藝簡介

根焊排焊返修焊接工藝，主要是針對穿越處連頭、試壓、彎頭、變壁厚及動火連頭等難點段返修焊口提出的，這些連頭死口的共同特點是組焊時對口間隙較大，一旦根焊位置出現(xiàn)缺陷，常規(guī)返修方法返修，操作困難且返修質(zhì)量難以保證。根焊排焊返修焊接工藝是指根焊采用排焊的方法完成封底的一種焊接方法，既能徹底的清除焊接缺陷，又能高返修合格率，保證焊口返修質(zhì)量。

2.返修焊前準(zhǔn)備及打磨

根據(jù)返修焊口的缺陷類型及大小，除正常的焊縫中心切開向兩側(cè)擴開的打磨方式外，還有一種打磨方式有較高的實用性，尤其使用在寬間隙的返修中。這種打磨方式是將焊縫熱焊至蓋面全部打磨清楚至母材坡口處，保留根焊焊道，然后從根焊焊縫的兩側(cè)開始打磨，保留根焊焊縫中心，打磨位置在原根焊與母材兩側(cè)熔合線處，將兩側(cè)打磨干凈并清除內(nèi)側(cè)鐵屑，開始焊接根焊第一、二道，然后將原根焊焊縫中心打磨掉，并清理至根焊第一、二道邊緣處，待清除干凈后，開始焊接第三道根焊，直至完成整道返修根焊的焊接。這樣打磨的優(yōu)點在于能夠徹底的清除根焊兩側(cè)熔合線處的缺陷，而且完全不用擔(dān)心打開后出現(xiàn)應(yīng)力裂紋，最重要的一點是操作簡單，一般返修焊工均可進(jìn)行操作。

3.焊接工藝參數(shù)的確定

根焊排焊返修采用LINCOLN E6010 5+P Φ3.2mm焊條，根焊運條方式采用直拉式或微擺，填充蓋面焊條采用大西洋CHE507 Φ3.2mm焊條。適用于返修焊口打磨間隙5mm-10mm的寬間隙返修。為了能夠得到最好的返修焊接效果，對焊接參數(shù)進(jìn)行了多次試驗調(diào)整，主要通過對焊接電流、焊接電壓及焊接速度等重要因素進(jìn)行調(diào)整，并對調(diào)整后的焊接效果進(jìn)行逐一驗證。

3.1焊接電流的參數(shù)調(diào)整

對于管線焊接中的根焊而言，焊接電流是否合適直接關(guān)系到焊口根焊的焊接質(zhì)量，是焊接參數(shù)調(diào)試的重點。

首先，將根焊焊接電流采用正常返修焊接的電流范圍，電流控制在75-80A，焊接電壓保持原工藝要求的18-20V、焊接速度保持4mm/s不變。發(fā)現(xiàn)根焊內(nèi)咬邊嚴(yán)重，熱影響區(qū)擴大，最終影響該焊縫的力學(xué)性能試驗中焊縫沖擊的試驗效果[2]。隨后，將根焊焊接電流調(diào)整至60-65A，焊接電壓保持不變，由于電流小，所以焊接速度略微提高了1mm/s左右。通過查看根焊內(nèi)部成型發(fā)現(xiàn)，焊縫與母材熔合線處，還是存在斷續(xù)較為嚴(yán)重的咬邊現(xiàn)象。最后，將根焊焊接電流調(diào)整至50-55A范圍內(nèi)，焊接電壓繼續(xù)保持在18-20V之間，焊接速度提高至6-8mm/s。通過查看根焊內(nèi)部成型發(fā)現(xiàn)，此次根焊成型較為理想，焊縫與母材熔合線處，基本不存在咬邊現(xiàn)象。

3.2焊接電壓的參數(shù)調(diào)整

在此次試驗中，焊接電壓基本維持在原工藝的18-20V范圍內(nèi)，因為如果將焊接電壓調(diào)大，焊接熔池淺且寬，不能有效的保證根焊厚度，容易造成氣孔缺陷；反之，如果將焊接電壓調(diào)小，則不能保證焊縫寬度，給排焊焊接增加了難度。

3.3焊接速度的參數(shù)調(diào)整

由于根焊排焊返修焊接工藝，焊條運條方式采用直拉或微擺，所以較單道根焊返修焊接工藝而言，焊接速度明顯提高，僅在進(jìn)行第三道根焊的時候，焊接速度比第一、二道根焊焊接速度稍有減緩，經(jīng)過對試驗中焊接速度的測試得知，根焊排焊返修焊接工藝中的根焊焊接速度約為6-8mm/s。運條方式簡單，所以返修焊工操作難度也隨之降低，同時提高了焊接速度。

3.4最終確定的焊接參數(shù)

經(jīng)過多次試驗，最終將根焊排焊返修焊接的焊接參數(shù)定為焊接電流50-55A，焊接電壓18-20V，焊接速度由于采用直拉或微擺的運條方式，將焊接速度提高至6-8mm/s，這樣既能保證焊接無缺陷，又能保證焊接速度。其他焊接層位的焊接參數(shù)基本采用原工藝焊接參數(shù)使用范圍，并能夠很好的與根焊排焊相匹配。

4.根焊排焊返修工藝機械性能試驗結(jié)果

為了能夠?qū)⒏概藕阜敌薰に囉幸罁?jù)的盡快應(yīng)用到實踐中，對根焊排焊返修工藝試件進(jìn)行了力學(xué)性能試驗。試件準(zhǔn)備：

試驗管件規(guī)格：Φ1016mm×15.9mm

試驗管件材質(zhì)：L450MB（X65）

試驗管件焊材：根焊使用LINCOLN E6010 5+P Φ3.2mm焊條

填充蓋面使用大西洋CHE507 Φ3.2mm焊條

試驗焊接設(shè)備：LINCOLN DC400焊機

5.結(jié)果討論

通過試驗，返修后的抗拉強度為605Mpa，斷裂在母材位置；在-20℃下焊縫中心沖擊吸收能量為74.5J，熔合線為108.0J；彎曲試驗、刻槽錘斷試驗結(jié)果均未見明顯缺陷；硬度值最高210。結(jié)果表明，采用這種返修工藝下機械性能試驗結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。且焊接工藝操作簡單，對操作人員技術(shù)要求較低；返修焊口缺陷可以清除徹底；消除管口應(yīng)力集中，避免延遲裂紋的產(chǎn)生；返修一次焊接合格率高。

6.結(jié)束語

根焊排焊返修焊接工藝作為一種既能有效保證返修合格率，又能滿足力學(xué)性能試驗要求的焊接方法，將會為油氣田產(chǎn)建中的難點重點返修做出應(yīng)有貢獻(xiàn)，有效保證各集輸管線及站場的安全運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張新，王民，王霞.提高高強鋼厚壁管根部焊接缺陷返修成功率的措施.石油工程建設(shè)[J].2011， 37（6）.

[2]張文鉞.焊接冶金學(xué)[M].機械工業(yè)出版社，1999，5，第一版.