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氬電聯(lián)焊在燃氣管道施工中的應用工學論文
【摘 要】本文介紹了氬電聯(lián)焊施工方法和工藝參數(shù)，在實際施工施工中應用，降低工程成本，確保焊接質量，取得良好經濟效益。
【關鍵詞】燃氣管道；氬弧焊；手弧焊お
【Abstract】The article describes ITU argon welding construction methods and process parameters applied during the actual construction works to reduce the project cost, to ensure welding quality and achieved good economic results.
【Key words】Gas pipeline; Argon-arc welding; Hand-welding
1. 前言
燃氣管道作為一種為城鎮(zhèn)工業(yè)、居民輸送燃料的特種設備，在改善人民的生活質量及社會主義現(xiàn)代化建設方面起到非常重要的作用。焊接是燃氣管道安裝的主要工序，焊接質量的好壞直接關系到燃氣管道是否能夠安全運行。因此確保燃氣管道的焊接質量就顯得尤為重要。
燃氣管網采用的管材一般為10、20低碳鋼，可焊性好，通常在管道施工中采用的焊接方法為手工電弧焊，對焊工的操作技術要求高，其焊接質量在一定程度上決定于焊工的操作技術水平。在施工檢驗過程中發(fā)現(xiàn)手弧焊焊縫的質量合格率，特別是X射線探傷的一次合格率偏低，即使是技術水平較高焊工一次合格率也僅為80%左右，且Ⅰ、Ⅱ級片的比例極少。造成焊縫探傷不合格的重要因素是焊縫的內部存在超標缺陷，而且主要產生在焊縫的打底焊道部分。超標缺陷多為夾雜、氣孔及未熔合，其中最常見的缺陷為夾雜。經分析，造成超標缺陷的原因是多方面的，但主要原因是：由于手弧焊采用的焊接材料為電焊條，焊接過程中對熔池進行氣渣聯(lián)合保護，打底焊時，為了確保獲得良好的背面成型效果，一般采用滅弧焊。滅弧焊單位時間內輸入的焊接線能量較連弧焊要少，冷卻速度快，熔池冷卻時部分熔渣來不及溢出造成夾雜；此外，因管件焊縫較彎曲，各部位焊縫焊接手法不一，易引起打底焊道表面高低差較大，形成焊渣死角造成清渣困難，當焊第二道焊縫時造成層間夾渣或夾渣性未熔合。
由此得知，如何確保燃氣管道焊縫的焊接質量，提高焊縫的X射線探傷依次合格率，關鍵在與如何確保打底層焊道的焊接質量。因此，有必要采用新的焊接工藝。
2. 氬弧焊打底技術的應用
為了提高燃氣管網的施工質量，我們采用了一種新的氬電聯(lián)焊焊接工藝——氬弧焊打底，手弧焊蓋面。既打底焊道采用氬弧焊工藝，其他焊道采用手弧焊進行蓋面。該工藝在陜西省天然氣西安至渭南段等多項燃氣管道工程的實踐應用中取得較好的效果。下面對此工藝進行介紹。
2.1 氬弧焊概述。
氬弧焊是氣體保護焊的一種，分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊。我們工藝中所講的氬弧焊是指鎢極氬弧焊（又稱TIG焊），屬于非熔化極氬弧焊，它是利用難熔金屬鎢和鎢的合金棒作為電極，通過使鎢極與工作之間產生電弧，并利用氬氣嚴密的保護鎢極、焊絲和熔池進行焊接的一種方法。TIG焊具有以下優(yōu)點：
(1)電弧為明弧，在焊接過程中便于控制調整，可進行全位置焊接；
(2)打底焊時可采用連弧焊，焊接速度快，質量高，熔渣幾乎沒有；
(3)電極不熔化，易維持恒定的電弧長度，焊接過程穩(wěn)定；
(4)氬氣是最穩(wěn)定的惰性氣體之一，比空氣重，焊接時在電弧周圍形成一圈穩(wěn)定的氣體保護層，不會出現(xiàn)氣孔和合金元素燒損，焊縫質量高。
2.2 焊接技術
2.2.1 接頭準備。
焊接接頭準備的質量（包括接頭形式的選擇）對焊接質量的影響極大。根據陜西省天然氣西安至渭南段管道壁厚及形狀特點，為了保證管道對接時的焊接質量，采用V型坡口對接形式
2.2.2 焊接清理。
TIG焊對于工件和填充金屬表面的污染比較敏感，焊前必須除去表面的油污、氧化膜等。施工中常用的清理方法為機械清理，即用砂輪、紗布打磨或刮刀刮削，將坡口區(qū)域和焊絲金屬表面的氧化膜、銹蝕污染以及生產中造成的氧化皮去除。機械清理要在臨焊之前進行。
2.2.3 電源種類與極性。
對于氬弧焊打底，為了減少鎢極的燒損，選用直流正接法；對于手焊弧，為了提高焊接速度，采用直流反接法
2.2.4 焊接工藝參數(shù)。
根據管道的壁厚范圍，管道的對接焊采用單道三層焊。氬弧焊打底焊絲選用φ2.0mm的JM-56鍍銅焊絲，保護氣體為純度99.9%以上的氬氣，電極采用φ2.4mm的鈰鎢極。填充及蓋面層采用手弧焊，焊條選用φ2.5mm、φ3.2mm的E4303的E4303鈦鈣型低碳鋼焊條。各層的焊接方法、焊材種類及相關工藝參數(shù)
2.2.5 焊接操作。
氬弧焊打底操作的關鍵點如下：
(1)要注意保持適宜的電弧長度。因為氬弧的挺度稍差，弧長控制不好會降低保護效果影響接頭質量。
(2)要根據焊接的位置掌握好焊槍角度。
(3)要處理好填絲角度和填充位置。同時要注意焊接過程中填絲的端頭不要退出氣體保護區(qū)，以免高溫焊絲被空氣氧化。填絲時不要觸及鎢絲，以免污染電極。填絲要均勻穩(wěn)定地送入熔池，不可亂動，以免破壞保護氣流
(4)要注意掌握引弧、收弧操作。
(5)野外施工中要注意做好防風措施，保證氬氣保護氣流不被破壞。
3. 結論與建議
實踐證明，燃氣管道施工中采用氬弧焊打底技術，較手弧焊打底顯示出極大的優(yōu)越性：焊接質量穩(wěn)定可靠，焊接速度快，減輕勞動強度，提高勞動效率，效果顯著，特別是大大提高了一次焊接合格率。例如陜西省天然氣西安至渭南段管道工程施工中全部采用了氬弧焊打底、手弧焊蓋面焊接工藝。在近3個月的施工中，共完成56Km5432道219管道焊口的焊接安裝工作，按比例進行X射線抽拍焊縫646道，總片數(shù)2587張，X射線探傷Ⅲ級片以上一次合格率達99.9%，Ⅱ級片以上一次合格率達95.1%，保證了燃氣管道接口的焊接質量。
因為氬弧焊的焊接材料比手弧焊的焊接材料成本要高，表面上看采用氬弧焊打底會造成工程成本的提高，但實際上并不是這樣，以陜西省天然氣西安至渭南段管道工程為例，經核算：采用氬弧焊打底、手弧焊蓋面工藝比采用手弧焊工藝焊接材料成本增加約3萬元，但因為氬弧焊打底的焊接質量較高，焊接質量可靠，較大的提高施工效率，焊縫檢驗一次合格率高，減少了焊縫返修及拍片次數(shù)，按工期縮短所節(jié)省的人工費及因焊接質量提高所節(jié)省的返修及拍片費計，共計節(jié)省費用為15萬元。這樣，陜西省天然氣西安至渭南段管道工程采用了氬弧焊打底工藝后，工程總成本比手弧焊降低了12萬元。所以氬弧焊打底應用于燃氣管道施工上，不但提高了施工焊接質量，而且還會帶來較大的經濟效益。氬弧焊打底留在管道中的焊渣量幾乎沒有，有效防止焊接過程中污染管道內部，保證以后管道輸氣的潔凈度。故氬弧焊打底、手弧焊蓋面在燃氣管道施工中不失為一種先進、實用的焊接工藝。
綜上所述，在城鎮(zhèn)燃氣管道施工中，對于重要的管線，如：中壓支、干管，過路管線等，可采用氬弧焊打底、手弧焊蓋面焊接工藝；而對于庭院管道及戶內立管等壓力較低管線，考慮到施工的簡便，可采用手弧焊焊接工藝。
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