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摘要：2013年公司承接了崇明18.82公里的城市燃气管线工程5标段，L415钢管（X60），管径φ813×15.9mm，属GA1级压力管道,本标段的施工工期为157天，工期较紧张。焊接施工工艺的选择与焊工的操作技能的熟练掌握程度，对管道工程安装质量至关重要。本工程管道组对焊接主要采用“下向焊”焊接工艺。工程质量要求高，焊口100%超声波探伤，I级合格；焊口100%射线探伤，Ⅱ级合格，焊接施工技术与传统的焊接方法反差大，施工操作方法的掌握难度大。本文就“下向焊”采用纤维素焊条进行根焊，填充、盖面采用熔化极半自动自保护焊技术应用及操作要领的把握与培训进行论述，对于在工程实施中具有一定的指导意义。
关键词：城市燃气管线工程、下向焊工艺、操作培训
中图分类号：B834文献标识码： A
引 言：
在国内城市燃气长输管线工程选用“下向焊”焊接工艺，理由是充分的、科学的、可行的，特别对于上海地区应用尚属首次。我们对于这项技术的应用，查阅了大量的技术资料，进行了相应的可行性、可操作性分析和经济成本及效率的比较，确定了该焊接工艺。 “下向焊”是指从管道焊缝的顶部引弧，向下进行焊接的一种工艺，与传统的上向焊相比，采用焊缝小间隙，填充金属较少、焊接速度较快、高效、节能。采用纤维素焊条进行根焊，填充、盖面采用熔化极半自动自保护下向焊的焊接工艺更能彰显效率及质量提升。然而对整个施工工艺有效实施的关键要素在于人员对该项工艺要领的熟练掌握程度，下面就“下向焊”焊接工艺的特点、施工要求、操作人员的技能训练进行论述：
一、“下向焊”焊接掌握的难易程度
如前言所述，“下向焊”有其特殊的优点，但同时在操作过程中也存在着很多是否熟练掌握问题：
1. 易焊穿：由于下向焊时采用的焊条直径、焊接电流和焊接速度均比上向焊要大得多，因此容易产生焊穿，背面形成焊瘤。
2. 飞溅多：由于下向焊接，焊接电流稍大，飛溅多，每一层焊接完毕后要抓紧时间清理。
3. 根焊焊缝开裂：由于钢材刚性大，第一层打底焊缝较薄，加上焊缝清理打磨后，焊缝更薄，如果冷却时间稍长，焊缝即会开裂。
4. 焊缝表面出现气孔：填充、盖面层采用熔化极半自动自保护下向焊，电流与电压的合理匹配是保证焊缝质量的关键，掌握不好，焊缝表面极易出现气孔。
5. 焊缝形状系数过小和咬边：仰焊位置是整个管口焊接过程中最难保证焊接质量及焊缝成形的困难部位，如果焊枪角度不正确，焊接电流与电弧电压没有匹配好，就会引起焊缝形状系数过小。盖面时容易产生咬边现象。
6. 对焊工的要求高：下向焊接，采用焊条电弧焊和熔化极半自动自保护焊组合，对焊工本身的操作水平要求更高，焊工要掌握两种焊接方法进行管口的焊接。
针对下向焊容易出现掌握的难易程度，解决这些问题，我们采取了有针对性的操作技能的培训
二、“下向焊”焊接材料
根据“上海天然气主干管网崇明岛管线工程五标”工程设计的要求，管道材质为L415钢（X60），属GA1级压力管道，管径为φ813×15.9mm。X60管材强度等级为510~560Mpa，合金元素除了含有碳、锰、硫、磷、硅以外，还含有多种微量合金元素，在提高强度的同时，还具有良好的低温冲击韧性，是一种理想的高强度低合金钢。因此，在焊接此钢管时具有一定的难度，所以采用纤维素焊条进行根焊，填充、盖面采用熔化极半自动自保护下向焊的焊接工艺更能彰显效率及质量提升。
1. 焊条选用
（1）根焊采用焊条电弧下向焊焊接工艺，选用了奥地利生产的纤维素焊条。应用于根焊的焊条型号为E6010纤维素焊条，适用直流正接电源。其药皮中含有15%以上的有机物（纤维物），具有极强的造气功能，焊接时分解才大量的CO和CO2 气体，在保护熔池的同时又增加了电弧的吹力，保证了熔滴在全位置焊时向熔池稳定过渡，并阻止铁水下淌，熔透能力强，焊缝背面成形美观，气孔敏感性小，易获得高质量的焊缝，适用于全位置管道下向焊的焊接。但这种焊条的使用必须筒装密闭刚开启干燥情况下尽可能及时用完，不允许重新烘干焊条。
（2）热焊：选用E8010-P高强度纤维素焊条。采用直流反接电源，具有焊接工艺性能良好，气孔敏感性小，抗根部裂纹性能好，低温韧性高的特点，适用于X60管材的多道下向焊。
2. 熔化极半自动自保护焊丝选用
熔化极半自动自保护下向焊，根据工程施工的技术要求选用美国霍勃特公司生产的直径为φ2.0的E71T8Ni1J药芯焊丝。药芯焊丝的焊接工艺性能良好，焊接质量稳定，且熔敷速度高，焊接效率明显提高，易于脱渣。采用直流正接电源进行焊接，适用于城市燃气长输管线大口径管道半自动自保护焊的工艺要求。E71T8Ni1J药芯焊丝在保管上要注意药芯切勿受潮，否则在焊接中容易产生大量的气孔。
三、“下向焊”焊接设备
1. 根焊选用的焊接设备
在进行根焊焊条电弧下向焊时，我们使用的是山东奥太的ZX7-400S逆变式直流弧焊机。这种焊机除了能满足焊接操作性能外，还具有可均匀调节的焊接电流、推力电流、引弧电流装置，保证了良好的焊接工艺适应性。并且具有欠压、过热、过流保护等特性，还能承受网络电压±15~20%的波动，抗干扰能力强。焊机重量轻，体积小，效率高，节省电能，是焊条电弧下向焊的理想焊接电源。
2. 熔化极半自动自保护焊焊接设备
在根焊完成后，采用了熔化极半自动自保护焊工艺。为了适应工艺要求，保证焊接质量，我们选用了林肯DC-400焊机，并且配用林肯LN23P送丝机构。在实际使用的效果中，焊缝合格率相当高。
四、“下向焊”焊前准备
1. 坡口形式和尺寸
“崇明管线五标”工程设计的施工管道管径为φ813×15.9mm，强度等级为510~560Mpa，故宜选用V型坡口加工形式。坡口角度为30°±2°，钝边厚度为1~1.5mm，根部间隙为1.5~2.5mm。如果间隙大、钝边薄，较容易焊穿；反之，则容易造成未焊透。（坡口角度，钝边厚度，根部间隙如图1所示）
图1、坡口角度、钝边厚度及根部间隙
2. 拼装要求
在拼装前，将管口内外两侧50mm处进行打磨除锈，除去油污，
露出母材金属光泽，以免在焊接过程中产生气孔等缺陷。打磨坡口时，不可将坡口面磨出凹槽或凸面，一定要将坡口面修平整，否则也将影响正常焊接，拼装组对时，应控制焊口错边量小于1.5mm。
3. 定位焊要求
定位焊点应分布均匀，一般不少于4~6点，其长度、厚度应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂。定位焊点应在坡口内侧，长度约为30~50mm。管道下向焊接的拼口组对质量会直接影响到焊接质量，因此必须严格按工艺要求进行拼装。为保证焊接接头良好，应将定位焊焊缝两端打磨成缓坡形，便于接头。
4. 焊前预热与层间保温
焊前预热的目的是：提高始焊温度，减小温差，有利于加速氢的扩散，从而减少焊接过程中产生裂纹的可能性，减小热影响区硬化程度。因此管材焊前应进行100~150℃的预热。预热方法可采用电加热或火焰加热，加热温度应均匀，采用测温笔或测温仪进行测量。在焊接过程中，更要保持层间温度控制在不低于80℃，这样有利于焊缝及热影响区氢的扩散，防止裂纹的产生，提高焊缝金属的机械性能，达到高质量的焊缝。
五、焊条电弧下向焊操作工艺
焊条电弧下向焊焊接时，焊条的摆动要领的掌握，将直接影响焊接的内在质量，要求操作时采用直线运条法或直线往复运条法进行施焊。在焊接过程中，主要靠控制焊条角度，电弧长度，焊接电流的大小来达到控制熔池的目的。因此我们在操作方法的培训重点就运条的方法开展训练。
1. “下向焊”纤维素焊条根焊操作工艺
（1）根焊的操作特点：根焊是整个管材接头焊接质量的关键，操作难度较大。
（2）焊接时的操作要领：采用直线下向运条，短弧操作。焊条的角度也是焊好根焊的基础，从顶部12点处引弧下向焊接，随着位置的变化，焊条角度也应随之变化（焊条角度变化见图2），在焊接过程中，要根据熔池前熔孔的形状变化而进行适度操作调整，如果熔孔过大，反面易出现焊瘤；如果没有熔孔，则要注意是否会造成未焊透，反面不成形。
（3）操作工艺培训重点：焊接时，焊条轻靠坡口根部，而不必为保持一定的弧长而拉开距离，这样反面成形也较为美观。根焊每根焊条尽可能焊得长一些，长度不宜小于150mm，以达到根焊快速薄层的要求。在更换焊条和接头时要注意防止气孔和夹渣的产生，尽可能加快焊条更换速度，保证在热态下接头。收弧时应缩小熔池再熄灭电弧，不要突然拉断电弧。对于因停顿时间稍长而造成的冷接头，应将收弧处熔池修磨成缓坡，以保证接头处能够完全焊透。
2. 热焊操作工艺
（1）操作注意事项：当根焊结束后，应迅速做好根焊焊缝的清渣工作，清除焊缝表面及坡口两侧的熔渣，并使接头处平整，以有利于热焊的顺利进行。由于第一层根焊快速、薄层，又经打磨清渣，焊缝更薄，很容易造成根焊开裂，所以热焊应迅速进行。施工规范中规定，根焊与热焊间隔时间不宜超过5分钟。热焊接头应与根焊接头错开。
（2）焊接时的操作要领及重点：热焊时既要有一定的熔深，又不能将根焊焊穿，要保持焊缝均匀和焊缝两侧熔合良好，应采用与根焊相似的焊条角度（热焊焊条角度见图3）。热焊道运条方法也采用直线或直线往复运条法，尽可能不作横向摆动。如焊接时由于焊缝较宽，一定要横向变動，则摆动宽度应控制在小于2d(d:焊条直径)。到仰焊处，要注意运条角度及控制电弧长度，以免焊缝金属下淌，影响焊缝成形及质量。
图2根焊焊条角度 图3热焊焊条角度
六、熔化极半自动自保护下向焊操作工艺
熔化极半自动自保护下向焊在更大的程度上提高了焊接生产率，而且焊接质量也有了很大的提高，焊缝合格率明显大于焊条电弧焊。根据“上海天然气主干管网崇明岛管线工程五标” 工程施工工艺制定的焊接工艺，在根焊后采用熔化极半自动自保护药芯焊丝焊接。
自保护下向焊技术培训要掌握的要点是：
1. 控制焊丝伸出长度。为了让药渣能更好地保护熔池，保证焊接质量，焊丝伸出长度一般为15~25mm。
2. 焊接电流与电弧电压两者之间的关系。焊接电流主要影响焊缝的熔深，而电弧电压主要影响焊缝的熔宽，为了获得满意的焊缝成形和合适的形状系数，焊接电流与电弧电压必须相互匹配。
3. 送丝速度。半自动自保护焊接，随着焊接电流的增大，送丝速度随之加快。
4. 半自动自保护焊在操作时，焊枪角度及运丝方法与焊条电弧焊运条方式相似。
熔化极半自动自保护下向焊培训，必须严格按照工艺要求进行操作，否则在焊接过程中会出现以下几个问题：
1. 焊缝表面出现气孔。这是由于焊接时焊枪波动太大或控制不良，焊接电流与电弧电压没有匹配好，电流强度过大引起的。要避免产生表面气孔，则需调节合适的焊接电流、电弧电压和送丝速度，控制焊枪波动，调整焊枪角度。
2. 在仰焊部位容易产生过窄过高的焊缝成形。仰焊位置是整个管口焊接过程中最难保证焊接质量及焊缝成形的困难部位，操作手势难以稳定，再加上焊枪角度不正确，焊接电流与电弧电压没有匹配好，就会引起焊缝形状系数过小。要焊好仰焊，首先略调小焊接电流，稍增大电弧电压，调整焊枪角度；然后双手握住焊枪，以达到稳定焊接的目的。
3. 盖面焊时出现严重的咬边现象。这是由于电流强度过大，焊接操作不正确引起的。防止咬边的产生则需调节合适的电流强度，均匀的焊接速度，控制电弧长度，保证焊丝熔滴正常的射流过渡。由上可知，药芯焊丝自保护下向焊操作的关键是焊接电流与电弧电压的匹配，适当的焊丝干伸长，均匀的焊接速度，正确的焊接角度以及焊工在操作时的熟练程度和一个“稳”字，并掌握薄层多道的原则，有利于获得高质量的焊缝。（熔化极半自动自保护下向焊焊接层数和焊接参数见）见图4和表1、表2）
表 1焊接层数
壁厚 根焊 热焊 填充 盖面
15.9 1 1 3 1
图4 焊道分布
表 2熔化极半自动自保护下向焊焊接层数和焊接参数
焊道名称 焊条牌号 焊材直径
(mm) 电源极性 电流
(A) 电压
(V) 焊接速度
(cm/min)
根焊 E6010 φ4.0 直流正接 80-100 25-35 12-14
热焊 E8010 φ4.0 直流反接 115-130 25-30 13-15
填充1 E71T8Ni1J φ2.0 直流正接 190-210 19-21 20-22
填充2 E71T8Ni1J φ2.0 直流正接 200-240 20-22 19-21
填充3 E71T8Ni1J φ2.0 直流正接 200-240 20-22 19-21
盖面 E71T8Ni1J φ2.0 直流正接 200-220 19-21 18-20
七、“下向焊”操作培训及成效
根据“上海天然气主干管网崇明岛管线工程五标” 施工工艺的要求，结合施工产品我们对全部参与焊接施工人员进行上述“下向焊”操作技能的培训，在“下向焊”技术培训过程中，根据工程项目施工特点，焊接方法上就采用了焊条电弧下向焊和半自动自保护焊两种方法进行，我们还严格执行TSGZ6002-2010《特种设备焊接操作人员考核细则》及NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》相关作业的指导，培训结束进行考核，焊工全部合格通过，获得上海市质量技术监督管理局颁发的特种设备焊接操作人员“下向焊”资格证书，做到进行“城市燃气长输管线”焊接时的持证上岗。在追求焊接效率的同时我们还注重焊接质量：
1. 外观质量要求： 焊缝表面不允许有气孔、夹渣、裂纹、未焊透、弧坑、电弧擦伤等缺陷。咬边深度≤0.3mm，焊缝两侧咬边总长度不允许超过焊缝总长的10%。外观检测分自检、互检和专检，当外观检测合格后方可进行内部质量检测。
2. 内部质量检测要求：首先对焊缝进行100%超声波探伤，Ⅰ级为合格，按SY/T4109-2005标准执行。其次超声波探伤合格后，再对的焊口进行100% 射线探伤复验，Ⅱ级为合格，按SY/T4109-2005标准执行。3. 在培训到模拟考试过程中，我们共计拍摄了712余张片子，合格率达98%以上。
结束语
为期157天，崇明18.82公里的城市燃气管线工程5标段能顺利按期完工，我认为与选用“下向焊”（采用纤维素焊条进行根焊，填充、盖面采用熔化极半自动自保护）焊接新工艺，与对焊工操作技能的熟练掌握程度的优质培训息息相关，实践证明，“下向焊”焊接工艺不仅能提升施工效率，而且能提高施工质量，是一种较理想的焊接技术。对今后城市燃气长输管线焊接施工工艺也具有指导与借鉴意义。
参考文献
1、现代焊接生产手册上海市焊接协会编2007年上海科技出版社
关键词：城市燃气管线工程、下向焊工艺、操作培训
中图分类号：B834文献标识码： A
引 言：
在国内城市燃气长输管线工程选用“下向焊”焊接工艺，理由是充分的、科学的、可行的，特别对于上海地区应用尚属首次。我们对于这项技术的应用，查阅了大量的技术资料，进行了相应的可行性、可操作性分析和经济成本及效率的比较，确定了该焊接工艺。 “下向焊”是指从管道焊缝的顶部引弧，向下进行焊接的一种工艺，与传统的上向焊相比，采用焊缝小间隙，填充金属较少、焊接速度较快、高效、节能。采用纤维素焊条进行根焊，填充、盖面采用熔化极半自动自保护下向焊的焊接工艺更能彰显效率及质量提升。然而对整个施工工艺有效实施的关键要素在于人员对该项工艺要领的熟练掌握程度，下面就“下向焊”焊接工艺的特点、施工要求、操作人员的技能训练进行论述：
一、“下向焊”焊接掌握的难易程度
如前言所述，“下向焊”有其特殊的优点，但同时在操作过程中也存在着很多是否熟练掌握问题：
1. 易焊穿：由于下向焊时采用的焊条直径、焊接电流和焊接速度均比上向焊要大得多，因此容易产生焊穿，背面形成焊瘤。
2. 飞溅多：由于下向焊接，焊接电流稍大，飛溅多，每一层焊接完毕后要抓紧时间清理。
3. 根焊焊缝开裂：由于钢材刚性大，第一层打底焊缝较薄，加上焊缝清理打磨后，焊缝更薄，如果冷却时间稍长，焊缝即会开裂。
4. 焊缝表面出现气孔：填充、盖面层采用熔化极半自动自保护下向焊，电流与电压的合理匹配是保证焊缝质量的关键，掌握不好，焊缝表面极易出现气孔。
5. 焊缝形状系数过小和咬边：仰焊位置是整个管口焊接过程中最难保证焊接质量及焊缝成形的困难部位，如果焊枪角度不正确，焊接电流与电弧电压没有匹配好，就会引起焊缝形状系数过小。盖面时容易产生咬边现象。
6. 对焊工的要求高：下向焊接，采用焊条电弧焊和熔化极半自动自保护焊组合，对焊工本身的操作水平要求更高，焊工要掌握两种焊接方法进行管口的焊接。
针对下向焊容易出现掌握的难易程度，解决这些问题，我们采取了有针对性的操作技能的培训
二、“下向焊”焊接材料
根据“上海天然气主干管网崇明岛管线工程五标”工程设计的要求，管道材质为L415钢（X60），属GA1级压力管道，管径为φ813×15.9mm。X60管材强度等级为510~560Mpa，合金元素除了含有碳、锰、硫、磷、硅以外，还含有多种微量合金元素，在提高强度的同时，还具有良好的低温冲击韧性，是一种理想的高强度低合金钢。因此，在焊接此钢管时具有一定的难度，所以采用纤维素焊条进行根焊，填充、盖面采用熔化极半自动自保护下向焊的焊接工艺更能彰显效率及质量提升。
1. 焊条选用
（1）根焊采用焊条电弧下向焊焊接工艺，选用了奥地利生产的纤维素焊条。应用于根焊的焊条型号为E6010纤维素焊条，适用直流正接电源。其药皮中含有15%以上的有机物（纤维物），具有极强的造气功能，焊接时分解才大量的CO和CO2 气体，在保护熔池的同时又增加了电弧的吹力，保证了熔滴在全位置焊时向熔池稳定过渡，并阻止铁水下淌，熔透能力强，焊缝背面成形美观，气孔敏感性小，易获得高质量的焊缝，适用于全位置管道下向焊的焊接。但这种焊条的使用必须筒装密闭刚开启干燥情况下尽可能及时用完，不允许重新烘干焊条。
（2）热焊：选用E8010-P高强度纤维素焊条。采用直流反接电源，具有焊接工艺性能良好，气孔敏感性小，抗根部裂纹性能好，低温韧性高的特点，适用于X60管材的多道下向焊。
2. 熔化极半自动自保护焊丝选用
熔化极半自动自保护下向焊，根据工程施工的技术要求选用美国霍勃特公司生产的直径为φ2.0的E71T8Ni1J药芯焊丝。药芯焊丝的焊接工艺性能良好，焊接质量稳定，且熔敷速度高，焊接效率明显提高，易于脱渣。采用直流正接电源进行焊接，适用于城市燃气长输管线大口径管道半自动自保护焊的工艺要求。E71T8Ni1J药芯焊丝在保管上要注意药芯切勿受潮，否则在焊接中容易产生大量的气孔。
三、“下向焊”焊接设备
1. 根焊选用的焊接设备
在进行根焊焊条电弧下向焊时，我们使用的是山东奥太的ZX7-400S逆变式直流弧焊机。这种焊机除了能满足焊接操作性能外，还具有可均匀调节的焊接电流、推力电流、引弧电流装置，保证了良好的焊接工艺适应性。并且具有欠压、过热、过流保护等特性，还能承受网络电压±15~20%的波动，抗干扰能力强。焊机重量轻，体积小，效率高，节省电能，是焊条电弧下向焊的理想焊接电源。
2. 熔化极半自动自保护焊焊接设备
在根焊完成后，采用了熔化极半自动自保护焊工艺。为了适应工艺要求，保证焊接质量，我们选用了林肯DC-400焊机，并且配用林肯LN23P送丝机构。在实际使用的效果中，焊缝合格率相当高。
四、“下向焊”焊前准备
1. 坡口形式和尺寸
“崇明管线五标”工程设计的施工管道管径为φ813×15.9mm，强度等级为510~560Mpa，故宜选用V型坡口加工形式。坡口角度为30°±2°，钝边厚度为1~1.5mm，根部间隙为1.5~2.5mm。如果间隙大、钝边薄，较容易焊穿；反之，则容易造成未焊透。（坡口角度，钝边厚度，根部间隙如图1所示）
图1、坡口角度、钝边厚度及根部间隙
2. 拼装要求
在拼装前，将管口内外两侧50mm处进行打磨除锈，除去油污，
露出母材金属光泽，以免在焊接过程中产生气孔等缺陷。打磨坡口时，不可将坡口面磨出凹槽或凸面，一定要将坡口面修平整，否则也将影响正常焊接，拼装组对时，应控制焊口错边量小于1.5mm。
3. 定位焊要求
定位焊点应分布均匀，一般不少于4~6点，其长度、厚度应能保证焊缝在正式焊接过程中不致开裂。定位焊点应在坡口内侧，长度约为30~50mm。管道下向焊接的拼口组对质量会直接影响到焊接质量，因此必须严格按工艺要求进行拼装。为保证焊接接头良好，应将定位焊焊缝两端打磨成缓坡形，便于接头。
4. 焊前预热与层间保温
焊前预热的目的是：提高始焊温度，减小温差，有利于加速氢的扩散，从而减少焊接过程中产生裂纹的可能性，减小热影响区硬化程度。因此管材焊前应进行100~150℃的预热。预热方法可采用电加热或火焰加热，加热温度应均匀，采用测温笔或测温仪进行测量。在焊接过程中，更要保持层间温度控制在不低于80℃，这样有利于焊缝及热影响区氢的扩散，防止裂纹的产生，提高焊缝金属的机械性能，达到高质量的焊缝。
五、焊条电弧下向焊操作工艺
焊条电弧下向焊焊接时，焊条的摆动要领的掌握，将直接影响焊接的内在质量，要求操作时采用直线运条法或直线往复运条法进行施焊。在焊接过程中，主要靠控制焊条角度，电弧长度，焊接电流的大小来达到控制熔池的目的。因此我们在操作方法的培训重点就运条的方法开展训练。
1. “下向焊”纤维素焊条根焊操作工艺
（1）根焊的操作特点：根焊是整个管材接头焊接质量的关键，操作难度较大。
（2）焊接时的操作要领：采用直线下向运条，短弧操作。焊条的角度也是焊好根焊的基础，从顶部12点处引弧下向焊接，随着位置的变化，焊条角度也应随之变化（焊条角度变化见图2），在焊接过程中，要根据熔池前熔孔的形状变化而进行适度操作调整，如果熔孔过大，反面易出现焊瘤；如果没有熔孔，则要注意是否会造成未焊透，反面不成形。
（3）操作工艺培训重点：焊接时，焊条轻靠坡口根部，而不必为保持一定的弧长而拉开距离，这样反面成形也较为美观。根焊每根焊条尽可能焊得长一些，长度不宜小于150mm，以达到根焊快速薄层的要求。在更换焊条和接头时要注意防止气孔和夹渣的产生，尽可能加快焊条更换速度，保证在热态下接头。收弧时应缩小熔池再熄灭电弧，不要突然拉断电弧。对于因停顿时间稍长而造成的冷接头，应将收弧处熔池修磨成缓坡，以保证接头处能够完全焊透。
2. 热焊操作工艺
（1）操作注意事项：当根焊结束后，应迅速做好根焊焊缝的清渣工作，清除焊缝表面及坡口两侧的熔渣，并使接头处平整，以有利于热焊的顺利进行。由于第一层根焊快速、薄层，又经打磨清渣，焊缝更薄，很容易造成根焊开裂，所以热焊应迅速进行。施工规范中规定，根焊与热焊间隔时间不宜超过5分钟。热焊接头应与根焊接头错开。
（2）焊接时的操作要领及重点：热焊时既要有一定的熔深，又不能将根焊焊穿，要保持焊缝均匀和焊缝两侧熔合良好，应采用与根焊相似的焊条角度（热焊焊条角度见图3）。热焊道运条方法也采用直线或直线往复运条法，尽可能不作横向摆动。如焊接时由于焊缝较宽，一定要横向变動，则摆动宽度应控制在小于2d(d:焊条直径)。到仰焊处，要注意运条角度及控制电弧长度，以免焊缝金属下淌，影响焊缝成形及质量。
图2根焊焊条角度 图3热焊焊条角度
六、熔化极半自动自保护下向焊操作工艺
熔化极半自动自保护下向焊在更大的程度上提高了焊接生产率，而且焊接质量也有了很大的提高，焊缝合格率明显大于焊条电弧焊。根据“上海天然气主干管网崇明岛管线工程五标” 工程施工工艺制定的焊接工艺，在根焊后采用熔化极半自动自保护药芯焊丝焊接。
自保护下向焊技术培训要掌握的要点是：
1. 控制焊丝伸出长度。为了让药渣能更好地保护熔池，保证焊接质量，焊丝伸出长度一般为15~25mm。
2. 焊接电流与电弧电压两者之间的关系。焊接电流主要影响焊缝的熔深，而电弧电压主要影响焊缝的熔宽，为了获得满意的焊缝成形和合适的形状系数，焊接电流与电弧电压必须相互匹配。
3. 送丝速度。半自动自保护焊接，随着焊接电流的增大，送丝速度随之加快。
4. 半自动自保护焊在操作时，焊枪角度及运丝方法与焊条电弧焊运条方式相似。
熔化极半自动自保护下向焊培训，必须严格按照工艺要求进行操作，否则在焊接过程中会出现以下几个问题：
1. 焊缝表面出现气孔。这是由于焊接时焊枪波动太大或控制不良，焊接电流与电弧电压没有匹配好，电流强度过大引起的。要避免产生表面气孔，则需调节合适的焊接电流、电弧电压和送丝速度，控制焊枪波动，调整焊枪角度。
2. 在仰焊部位容易产生过窄过高的焊缝成形。仰焊位置是整个管口焊接过程中最难保证焊接质量及焊缝成形的困难部位，操作手势难以稳定，再加上焊枪角度不正确，焊接电流与电弧电压没有匹配好，就会引起焊缝形状系数过小。要焊好仰焊，首先略调小焊接电流，稍增大电弧电压，调整焊枪角度；然后双手握住焊枪，以达到稳定焊接的目的。
3. 盖面焊时出现严重的咬边现象。这是由于电流强度过大，焊接操作不正确引起的。防止咬边的产生则需调节合适的电流强度，均匀的焊接速度，控制电弧长度，保证焊丝熔滴正常的射流过渡。由上可知，药芯焊丝自保护下向焊操作的关键是焊接电流与电弧电压的匹配，适当的焊丝干伸长，均匀的焊接速度，正确的焊接角度以及焊工在操作时的熟练程度和一个“稳”字，并掌握薄层多道的原则，有利于获得高质量的焊缝。（熔化极半自动自保护下向焊焊接层数和焊接参数见）见图4和表1、表2）
表 1焊接层数
壁厚 根焊 热焊 填充 盖面
15.9 1 1 3 1
图4 焊道分布
表 2熔化极半自动自保护下向焊焊接层数和焊接参数
焊道名称 焊条牌号 焊材直径
(mm) 电源极性 电流
(A) 电压
(V) 焊接速度
(cm/min)
根焊 E6010 φ4.0 直流正接 80-100 25-35 12-14
热焊 E8010 φ4.0 直流反接 115-130 25-30 13-15
填充1 E71T8Ni1J φ2.0 直流正接 190-210 19-21 20-22
填充2 E71T8Ni1J φ2.0 直流正接 200-240 20-22 19-21
填充3 E71T8Ni1J φ2.0 直流正接 200-240 20-22 19-21
盖面 E71T8Ni1J φ2.0 直流正接 200-220 19-21 18-20
七、“下向焊”操作培训及成效
根据“上海天然气主干管网崇明岛管线工程五标” 施工工艺的要求，结合施工产品我们对全部参与焊接施工人员进行上述“下向焊”操作技能的培训，在“下向焊”技术培训过程中，根据工程项目施工特点，焊接方法上就采用了焊条电弧下向焊和半自动自保护焊两种方法进行，我们还严格执行TSGZ6002-2010《特种设备焊接操作人员考核细则》及NB/T47014-2011《承压设备焊接工艺评定》相关作业的指导，培训结束进行考核，焊工全部合格通过，获得上海市质量技术监督管理局颁发的特种设备焊接操作人员“下向焊”资格证书，做到进行“城市燃气长输管线”焊接时的持证上岗。在追求焊接效率的同时我们还注重焊接质量：
1. 外观质量要求： 焊缝表面不允许有气孔、夹渣、裂纹、未焊透、弧坑、电弧擦伤等缺陷。咬边深度≤0.3mm，焊缝两侧咬边总长度不允许超过焊缝总长的10%。外观检测分自检、互检和专检，当外观检测合格后方可进行内部质量检测。
2. 内部质量检测要求：首先对焊缝进行100%超声波探伤，Ⅰ级为合格，按SY/T4109-2005标准执行。其次超声波探伤合格后，再对的焊口进行100% 射线探伤复验，Ⅱ级为合格，按SY/T4109-2005标准执行。3. 在培训到模拟考试过程中，我们共计拍摄了712余张片子，合格率达98%以上。
结束语
为期157天，崇明18.82公里的城市燃气管线工程5标段能顺利按期完工，我认为与选用“下向焊”（采用纤维素焊条进行根焊，填充、盖面采用熔化极半自动自保护）焊接新工艺，与对焊工操作技能的熟练掌握程度的优质培训息息相关，实践证明，“下向焊”焊接工艺不仅能提升施工效率，而且能提高施工质量，是一种较理想的焊接技术。对今后城市燃气长输管线焊接施工工艺也具有指导与借鉴意义。
参考文献
1、现代焊接生产手册上海市焊接协会编2007年上海科技出版社