抗硫管道自动焊开发及应用Word文件下载.docx
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2.1.1抗硫管道的埋弧自动焊在公司没有成熟的焊接工艺，且所用的焊材及焊剂在国内都没有批量生产。
2.2.2补充完善公司抗硫管道预制自动化的空缺。
2.2情况介绍
由于本装置抗硫管道壁厚较厚，需要能够覆盖抗硫管道壁厚范围的埋弧自动焊焊接技术要求，故选用规格为Φ114*8.5mm和Φ323.8*33.32mm的试件开发其焊接工艺技术的符合性。
2.3焊接工艺评定
抗硫管道在国内施工中几乎没有采用埋弧自动焊焊接，且埋弧自动焊的焊丝询问国内焊材厂家都没有生产及存货，故焊丝为特殊采购。
经过询价、生产能力、产品质量对比，最后确定由自贡大西洋提供Φ1.6mm焊丝（CHW-S1SH）及匹配的焊剂（CHF102SH）完成此项任务，其中焊丝为企业标准（企标B-001）。
2.3.1规格为Φ114*8.5mm的焊接工艺评定
（1）焊接方法及焊材
钨极氩弧焊打底，熔敷金属厚度为3mm，埋弧自动焊填充盖面。
打底焊丝：
型号为CHG-SH，牌号为ER50-G，规格为φ2.5mm，填充盖面焊丝：
型号为CHW-S1SH，牌号为H08SH，规格为φ1.6mm，焊剂牌号为CHF102SH。
（2）无损检测结果
经RT检测后，共计6张片，均为一级片。
（3）力学性能试验
1）拉伸试验结果：
试样编号
试样规格（mm）
破坏载荷（KN）
抗拉强度（MPa）
破坏部位
201224ASF-MV
20.4*8.4
78.64
460
焊道
20.5*8.4
80.94
470
母材
2）弯曲试验结果：
弯曲类型
弯心直径（mm）
弯曲角度（゜）
实验结果
38*8.5
焊道面弯
φ34
180
合格
焊道背弯
201224ASF-MV
4）冲击试验结果：
缺口位置
冲击温度（℃）
冲击功AKV（J）
10*5
焊道中心
-20
90
83
88
热影响区
52
60
40
5）硬度检验结果、：
检测部位
布氏硬度值
结果
Φ114*8.5mm
143
145
155
160
159
151
2.3.2规格为323.8*33.32mm的焊接工艺评定
（1）焊接方法及焊材同Φ114*8.5mm焊接一致。
1）拉伸试验结果：
201225ASF-MV
35.2*20.8
309.9
425
35*21
306.8
415
2）弯曲实验结果：
33*10
焊道侧弯
φ40
201225ASF-MV
3）冲击试验结果：
10*10
298
296
297
4）硬度检验结果
Φ323.8*33.32mm
148
150
146
133
134
通过以上焊接工艺评定试验，选用自贡大西洋的焊材及焊剂，测得各项试验结果均能符合设计、规范要求，且能够满足工程施工要求。
3、工程实际应用
3.1施工程序
3.2下料及坡口加工
管道下料及坡口宜采用机械加工，当管径较小或管子壁厚较薄采用氧乙炔焰切割时，切割后必须打磨掉影响焊接质量的表面淬硬层，并将凹凸不平处用砂轮机打磨平整。
坡口形式的选择以确保根部焊透为原则，在此基础上，考虑尽量减少焊缝尺寸，减少焊缝的熔敷金属量。
一般情况下，厚度小于25mm时，采用V型坡口，大于25mm时加工成双V型或VY型坡口，坡口加工见下图：
3.3组对
焊接接头组对前用角向磨光机和棒式砂轮机将坡口及两侧内外各20mm范围内的母材表面打磨露出金属光泽，不得有油污、锈斑、毛刺等。
组对时要保证内壁平齐，组对错边量不超过壁厚的10%且不大于2mm。
3.4定位焊
定位焊采用钨极氩弧焊，定位焊缝长度10～20mm，高度2～4mm，沿焊缝均布，公称直径DN＞300的管道定位焊缝不少于4点，公称直径DN≤300的管道定位焊缝3～4点。
3.5焊前预热
当管道壁厚δ≥25mm时要求预热。
预热宜采用电加热法，预热温度≥80℃。
预热范围为坡口中心为基准，两侧各不小于壁厚的5倍，且不小于100mm，并应在坡口两侧均匀进行加热，防止局部过热，加热区以外的100mm范围内宜予以保温。
3.6打底焊
打底焊接采用钨极氩弧焊，所用氩气纯度不得低于99.99%，焊丝使用前应进行清理，除油、锈等污物，防止焊接缺陷产生。
3.7埋弧自动焊填充盖面
3.7.1焊接工艺参数
现场焊接工艺参数是经过多次焊接工艺评定而总结的，以下两个表格是管道规格为Φ114*8.5mm和Φ323.8*33.32mm的焊接工艺参数，以便指导焊接施工。
管道规格为Φ114*8.5mm的焊接工艺参数表
层数
道数
焊接
方法
焊材
焊接电流
电弧电压
（V）
焊接速度（cm/min）
线能量（KJ/cm）
层间温度（℃）
牌号或型号
规格
种类
极性
电流（A）
1
GTAW
CHG-SH/ER50-G
φ2.5
直流
正接
80～120
12～16
7～15
3.8～16.5
/
2
SAW
CHW-S1SH/H08SH
φ1.6
反接
200～260
28～32
52～58
5.8～9.6
3
4
管道规格为Φ323.8*33.32mm的焊接工艺参数表
5～8
7.2～17
200～350
28～34
52～60
5.6～13.7
5
6
3.7.2焊接工艺要点
（1）有焊前预热要求的管道，填充盖面焊前应将焊缝预热到80℃以上方可焊接；
（2）埋弧焊接时调整好焊枪角度，使焊缝外观呈微凹形为宜；
（3）盖面过程中要通过微调按钮（焊接速度、频率及摆弧摆动宽度）来控制盖面焊道的余高和宽度；
（4）应有专人进行熔渣清理及道间接头打磨。
焊接过程中随时微调按钮
熔渣清理及道间接头打磨
3.8焊后热处理
对于设计文件要求焊后消应力热处理的抗硫管道，为避免无损检测不合格返修后增加热处理费用，待无损检测合格后，再进行消应力热处理。
3.8.1热处理采用电加热方法，当管道公称直径DN≤300时，每道焊缝至少放置1支测温热电偶，当管道公称直径DN＞300时，每道焊缝对称放置2支测温热电偶。
3.8.2热处理加热范围为焊缝两侧各不少于焊缝宽度的3倍，且不少于25mm。
加热范围以外100mm区域内应予以保温，且管道端口应封闭。
恒温期间，各测点温度应在热处理温度规定的范围内，其温差不得大于50℃。
3.8.3严格控制升温、恒温和降温过程，升温至300℃后，加热速度按5125/t（℃/h）计算，且不大于220℃/h；
恒温后的冷却速度按6500/t（℃/h）计算，且不大于260℃/h，冷至300℃后保温缓冷。
（t为管道实际壁厚）具体参数见下表。
材质
焊缝壁厚（mm）
恒温温度（℃）
恒温时间（h）
升温速度（℃/h）
降温速度（℃/h）
20#ANTIH2S
A106Gr.BANTIH2S
δ≤20
600～650
≤220
≤260
20＜δ≤36
1.5
≤142
≤180
36＜δ≤48
≤106
≤135
48＜δ≤60
2.5
≤85
≤108
3.9硬度检测
3.9.1焊后热处理完毕后，按照每条管线对焊接接头进行20%的布氏硬度检测，焊缝及热影响区硬度值不大于母材硬度值的120%，且布氏硬度值≤200.
3.9.2当硬度值超过规定值时，应加倍检验，仍不合格时应重新进行热处理，并重新测定硬度值；
三、效益对比
1.保证焊接质量，提高焊接一次合格率
抗硫管道采用埋弧自动焊焊接，既保证了管道焊接外观质量，又提高了焊接一次合格率，其合格率达到了98%以上，有效地降低了返修率，促进了施工进度。
2.极大提高生产效率，节约人工使用率
在正常的施工条件下，按照传统的模式，每焊工采用氩电联焊作业，焊接工效为40寸D/天，最高可达60寸D/天，而采取埋弧自动焊焊接每台焊机焊接工效能达到200寸D/天，最高可达,300寸D/天。
经过对比，每天每台自动焊机的工作量相当于4-5名焊工的工作量，随着管道壁厚的增大，其工效就愈明显。
3.节约成本，提高经济效益
通过人工、设备、消耗材料的对比分析，管道焊接应用埋弧自动焊比氩电联焊每寸D节省约7～8元，管道壁厚越厚经济效益越明显。
抗硫管道共16000寸D，采用自动焊能够创造的直接经济效益为8*16000=12.8万。
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