X80管線鋼半自動焊焊接工藝研究（詳情參考m.ixinw.cn ）

目前，長輸管道正向大口徑、高壓力輸送方向發展。管道質量對管道長期**運行和使用壽命至關重要，而焊接技術是長輸管道建設中的關鍵技術。我國長輸管道主要使用的管線鋼X70正逐漸由強度級別更高的X80所取代。由于鋼的強度級別越高，在同樣輸氣量的情況下，管材壁厚可以減小，從而減少用鋼量，因此可減少管線建設的投資費用。有資料介紹，一條長250km的輸氣管線，當輸氣量不變時，采用X80代替X70，由于壁厚減薄可節省鋼材2萬t，成本降低7%。在長輸管道焊接中，目前國內外所采用的主要焊接方法有纖維素型焊條或低氫型焊條向下焊、以及半自動焊和全自動氣保焊和自保護藥芯焊絲自動焊。大管徑管道全位置下向焊接是目前比較先進的管道焊接工藝，其焊接質量易控制，焊口返修率可降低到2%以下。焊接速度比普通手工電弧焊可提高30%～40%。下面主要介紹X80管線鋼采用半自動焊(即STT根焊+藥芯焊絲用PAW2000外焊機填充和蓋面)工藝特點。

STT根焊是優化的熔化極氣體保護焊，性能優于傳統的GMAW，它采用獨特的波形控制技術，可以根據熔滴不同的過渡過程，自動調節焊接電流和電弧電壓波形，在整個焊接周期內**控制流過焊絲的電流，從而達到電弧所需要的瞬時熱量，同時解決了CO2氣保焊短路過渡飛濺大的技術難題，確保焊接電流的穩定燃燒和有效控制焊縫成形。STT根焊以柔和的電弧、極小的飛濺、良好的焊縫背面成形、焊后不用清渣，使用純CO2作保護氣體和實心焊絲，是根焊的優良焊接方法。

試驗用管線材料為根據API5L標準生產的X80螺旋埋弧焊鋼管，規格為Φ1219mm×18.4mm，其化學成分(質量分數，%)為：0.04C，0.2Si，1.79Mn，0.003S，0.007P，0.155Ni，0.043Nb，0.302Cr，0.009Mo，0.032Al，0.005N，0.009Ti。為保證焊縫金屬的強度和韌性，焊接時應選用高強度、高韌性、低氫型的焊接材料，以降低焊縫金屬中殘余的N、O、H的含量。據此，STT根焊時采用錦泰公司生產的Φ1.2mmJM58的藥芯焊絲，符合AWSA5.18ER70S-G;填充焊和蓋面焊均采用Φ1.2mmE81T1-Ni1藥芯焊絲，符合AWSA5.29。

管子內外坡口邊緣兩側25mm內的油污、銹、水分以及氧化物采用機械法清理干凈，直至呈現出金屬光澤。根焊采用美國Lincoln公司生產的InverterSTTⅡ型焊接電源;填充、蓋面層采用PAW2000全自動外焊機并配以相應的電源。

管子施焊前，應選用內對口器進行組對。管道下向焊時，對口的好與壞將直接影響到焊縫外觀成形及內部質量，應嚴格按對口要求進行組對，間隙為(2±0.4)mm，相鄰管制管焊縫在對口處錯開的距離不小于100mm。焊完封底層后，撤掉對口器再繼續焊接其余層次。

對于X80管線鋼的焊接，有試驗研究表明：在較小的熱輸入下焊接，焊前預熱對粗晶區的韌性有利，在現場焊接熱輸入為10kJ/cm時，推薦焊前預熱溫度為150℃;在較大的熱輸入下焊接，焊前預熱對粗晶區的韌性沒有益處，預熱(或層間)溫度過高會降低粗晶區的韌性，應予以限制。

焊接時均采用單道焊。根焊采用純CO2氣保護的半自動STT焊，CO2氣體的純度≥99.5%;填充、蓋面層均采用自保護藥芯焊絲半自動焊，使用的氣體為15%～25%CO2+85%～75%Ar，CO2氣體的含水量≤0.005%，Ar的純度為99.96%。填充焊需4層。

根據試驗管材的焊接性分析，綜合考慮各種影響焊接接頭性能的因素，提出以下措施：

①為防止熱影響區產生淬硬組織，導致冷裂紋，采取焊前預熱。將坡口兩側50mm內預熱到100～150℃。

②為防止焊接熱影響區軟化，焊接過程中使用較小的焊接熱輸入量，采用薄層多道的方法，控制層間溫度在60～150℃。

③由于管徑較大，為減小受熱不均勻引起應力的分布，每層焊道均由兩名焊工對稱施焊。

④根焊時焊槍運行方式為直拉，以保證坡口兩側熔合良好。

⑤嚴禁在坡口以外的管壁上起弧，相鄰焊道的起弧或收弧處應相互錯開30mm以上。

⑥層間清理：每層施焊完畢后，用動力角向砂輪磨光機打磨焊接接頭，然后再進行下一道焊縫的焊接。

⑦焊縫余高處理：焊縫余高超高時應打磨至要求的范圍，打磨余高應與母材圓滑過渡，且不傷及母材。余高控制在0～2mm。

⑧根焊全部完成之后才能撤離對口器。

通過上述焊接工藝進行焊接后，試件抗拉強度值均較高，且斷裂于母材，說明應用設計的焊接工藝所獲得的接頭力學性能較好;彎曲試驗結果說明焊縫表面的塑性較好;沖擊吸收功也能滿足要求。