劉興邦 / 中石化江蘇油建工程有限公司

長輸管道焊接耗材用量計算

劉興邦 / 中石化江蘇油建工程有限公司

對長輸管道氣體保護(hù)金屬粉芯焊絲半自動焊和自保護(hù)藥芯焊絲半自動焊的焊接材料用量進(jìn)行了計算，提出了焊材用量計算的修正公式的，并將計算結(jié)果與工程實際用量進(jìn)行了對比，兩者基本吻合。

長輸管道；焊接耗材；理論計算值；實際用量

前言

隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，越來越多的新焊接工藝被開發(fā)出來，對于長輸管道工程施工行業(yè)，項目施工中所用的焊接工藝也隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷革新。例如打底焊接工藝，從最開始的氬弧焊打底焊接，隨后出現(xiàn)纖維素焊條下向焊，再到目前使用的半自動熔化極氣體保護(hù)焊，以及全自動熔化極氣體保護(hù)焊工藝?？梢哉f技術(shù)的革新在不斷的改變施工方案的選擇，設(shè)備變得的更易操作性，焊工的勞動強度逐漸降低，環(huán)境保護(hù)更優(yōu)良。

本文以RMD金屬粉芯焊絲打底+自保護(hù)藥芯焊絲半自動焊工藝為例，討論長輸管道施工中焊材消耗量理論計算公式，以及對比與焊接施工中實際消耗量的差異。從而為廣大長輸管道從業(yè)人員提供一個較準(zhǔn)確的關(guān)于此焊接工藝的焊材消耗量理論計算公式，用于投標(biāo)預(yù)算及采購參考。

一、金屬粉芯焊絲與自保護(hù)藥芯焊絲的簡介

金屬粉型藥芯焊絲（E70C-6M，?1.0mm）被評價為“代替實芯焊絲的焊接材料”，它既有渣量少的實心焊絲的長處，又兼?zhèn)涓呷鄯笏俣?，電弧柔軟，焊接工藝性能好等熔渣型藥芯焊絲的優(yōu)點。由于金屬粉芯焊絲是由薄鋼帶包裹粉劑組成，電流主要從鋼帶通過，其電流密度大，融化速度快，同時焊芯中含有大量的鐵粉，鐵合金和金屬粉，非金屬礦物含量少，因此它比實心焊絲和熔渣型藥芯焊絲具有更高的熔敷速度。

自保護(hù)藥芯焊絲（E71T8Ni1-J，? 2.0mm），熔渣具有快凝特性，全位置焊接性好，尤其適合立向下焊。焊接工藝性好，電弧穩(wěn)定，熔透能力強，脫渣性好，飛濺小。低溫沖擊韌性特別高且穩(wěn)定。特別適合于X70鋼及以下鋼管的填充蓋面焊接。在國內(nèi)西氣東輸、陜京復(fù)線，以及中東地區(qū)沙特阿拉伯境內(nèi)鹽步—麥地那三期輸水管道項目工程等。

二、公式計算與修正

通常情況下，焊材消耗量傳統(tǒng)計算公式如下：

式中：G(kg)—焊材用量;

A(mm2)—焊縫熔敷金屬截面積，見圖1;

L(mm)—焊縫長度（L=πD）;

ρ(g/cm3)—熔敷金屬密度（碳鋼未7.8g/cm3）;

Kn(%)—熔敷率，焊條為55，TIG/MIG實心焊絲為95，金屬粉芯焊絲為95，藥芯焊絲為90。

圖1

而對于采用以上V型坡口，其截面積計算公式為:

式中：T(mm)—管道壁厚;

b(mm)—根部對口間隙（根據(jù)現(xiàn)場對口經(jīng)驗及統(tǒng)計多數(shù)在2mm左右，故取2.5mm）;

p(mm)—鈍邊高度;

φ—坡口角度;

c(mm)—焊縫外表面寬度（坡口寬度兩側(cè)各加1mm）;

h(mm)—焊縫余高（內(nèi)外余高都按1mm考慮）。

對于RMD打底焊接工藝，打底層厚度較厚。經(jīng)過現(xiàn)場觀測，在正常鈍邊、對口間隙情況下，上面平焊位置與下面仰焊位置能達(dá)到4-5mm，立焊位置厚度也能達(dá)到3mm。為了便于計算，我們?nèi)〈虻讓雍穸萾為4mm。

另外考慮到管道全位置焊接,仰焊位置以及接頭部位存在打磨，焊絲消耗要比純平焊位置用量大,以及現(xiàn)場焊接過程中焊絲調(diào)整焊絲用量乘以1. 20系數(shù)。

因此打底焊接金屬粉芯焊絲消耗量公式為：

填充蓋面自保護(hù)藥芯焊絲消耗量公式為：

按照以上公式，以沙特SWCC鹽步-麥地那三期輸水項目工程為例，筆者對RMD金屬粉芯焊絲和自保護(hù)藥芯焊絲用量進(jìn)行了理論計算，并與實際用量進(jìn)行了對比，其中實際用量采用百道口平均值方法計算得出，計算結(jié)果見表1。

表1 半自動焊絲用量計算值與實際消耗量對比

三、結(jié)論

從表1 的對比結(jié)果可以看出，以上幾種管徑和壁厚的鋼管 ,經(jīng)過修正的焊接材料理論計算值，與現(xiàn)場焊接實際用量非常接近，稍大于實際值。說明在采用半自動焊接工藝對V型坡口管道進(jìn)行焊接時，金屬粉芯焊絲（E70C-6M）與自保護(hù)藥芯焊絲（E71T8Ni1J）的理論計算消耗量與實際消耗量基本吻合，其給出的理論計算公式較準(zhǔn)確，具有一定的指導(dǎo)意義。上述計算方法及結(jié)果 ,謹(jǐn)供其它工程參考。

另外在此提醒，對于其他規(guī)格的管道，采用不同的焊接方法，不同的焊接耗材，計算公式應(yīng)重新調(diào)整。因為不同的坡口型式，會導(dǎo)致熔敷金屬截面計算公式不一樣。

For the combination welding processes of semi-automatic GMAW and FCAW-S which used in in the pipeline construction. The related welding consumables has been Calculated according to the revised formula, and then compared with the actual consumption; the value proved that the formula is very accurate.

long-distance pipeline; welding consumables; calculation value; actual value