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【摘要】近年来，国内的长输管道焊接技术工艺水平不断提高，改进。在短短的二十年间，用于长输管道的焊接技术先后从手工上向焊发展到手工下向焊、药芯焊丝半自动焊，目前正积极研究和开发全自动焊接技术。在这些焊接技术中，药芯焊丝半自动焊以其工作效率高、焊接质量的特点已成为长输管道野外施工中的首选方案。本文结合我公司在桃2-3集气站至桃2-1集气站集气支线工程施工过程，主要介绍使用半自动焊焊接管道时的优越性及焊接时产生的缺陷和改进措施。
【关健词】半自动焊 下向焊 焊接缺陷
桃2-3集气站至桃2-1集气站集气支线工程位于内蒙古自治区乌审旗沙利格乡和沙利镇，管线测量长为13.1437km，管线规格为螺旋缝双面埋弧焊L360-355.6×5.6，防腐采用普通级（进出站前后200m范围内及穿越部分采用L360-355.6×6.3，防腐采用加强级防腐）。本条管线设计输送能力为110×104m3/ d，设计压力为4.0MPa。经过分析决定采用半自动焊焊接技术进行施工。
1 半自动焊焊接方法：纤维素焊条电弧焊+药芯焊丝半自动焊
1.1 纤维素焊条下向焊
本次施工纤维素焊条采用的牌号为E6010，焊条直径为Ф2.5mm。焊条的药皮中含有30%至50%的有机物，具有极强的造气功能，焊接时纤维素药皮燃烧分解出大量的CO和CO2气体，在保护电弧和熔池金属的同时，可增加电弧吹力，保证熔滴在全位置焊接时向熔池的稳定度过，并阻止铁滴和熔渣下滴，具有较大的熔透能力，具有优异的填充间隙性能。焊缝背面成型好，气孔敏感性小，易于获得高质量的焊缝。
1.2 自保护药芯焊丝半自动下向焊
本次施工药芯焊丝采用的牌号为NR207，焊丝直径为Ф2.0mm。自保护药芯焊丝焊接时不需要外加气体保护，而由药芯高温分解释放出大量的气体对电弧及熔池进行保护，同时有少量熔渣对熔池及凝固焊缝金属进行保护。药芯焊丝的连续送丝可大大减少焊缝接头数目，提高焊缝质量。药芯焊丝焊接环境适应性强（抗风能力可达到8m/ s），适宜野外作业。
2 半自动焊工艺的优越性2.1 焊缝质量好
由于半自动焊为多层多道焊，焊接速度快，热输入小，焊缝结晶组织细小，力学性能好，热影响区亦小，因而接头的综合性能优于手工焊工艺。因此焊缝的缺陷少，焊缝成形美观。
2.2 焊接速度快、效率高
药芯焊丝半自动焊是半自动化生产。在管道的焊接中，焊工一般可以从钢管的顶部一直焊道钢管底部，与手工焊相比，大大节省了焊工更换焊条、引弧和收弧等辅助工序的时间。
2.3 有效利用率高
药芯焊丝的有效利用率高，一般可达到100%。而通常手工焊时，由于要去掉50至60mm焊条头，因而手工焊条的有效长度占焊条全长的85%左右。加之手工焊焊条的烘烤、易受潮、受损等都影响了有效利用率。
3 半自动焊焊接质量
3.1 焊接质量的控制
此前半自动焊在我公司主要应用于大口径长输管线。曲率半径相对较大，比较有利于半自动焊操作，而现在的焊接对象管径小，曲率变化较大，半自动焊操作難度增大，焊接质量控制要严格。
（1）加大焊接前的管端清理工作，确保管端两侧25mm内的防锈漆和油污清理干净。
（2）管口组对时严格控制错边量，错变量控制在壁厚的0.15倍以内。错变量超标，严重影响焊接质量。
（3）在管道焊接施工过程中，应考虑环境温度、湿度和风速对不同焊接方法的影响，采取必要的措施保证焊接质量。在环境温度较低且湿度较大的地段，应加强焊前预热和层间预热，减缓焊缝的冷却速度，使焊缝中的气体充分溢出；风速较大的地方可以制作专用防风棚，减小风对焊接过程的影响。
（4）加强焊接材料的管理，严格控制焊接材料的质量，杜绝变质焊接材料的使用。
（5）适当加大焊接电流，放慢焊接速度，增加焊接热输入，以改善熔渣溢出条件。调整焊枪角度，正确运条，有规律地搅动熔池，促使熔渣与铁液分离。
（6）选择合适的焊接坡口角度，对口间隙不宜过大，钝边不易过小，焊接电流适当，在焊接过程中要调整好电流，尤其是在焊缝的5点位和7点位。当焊接坡口角度小、钝边过大或对口间隙过小时，应加大焊接电流，适当放慢焊接速度，增加焊接热输入。
（7）清根要彻底，每个接头点要打平，清根时，要将根焊道打磨成“U”行槽。
（8）对于变壁点处两侧钢管内径不同或钢管圆度不好导致的局部错边量超标情况，应先采取焊接前的处理，即将管端内径打磨一致，打磨坡度<15°或将错边量均匀的分布在360°范围内。根焊时，调整焊枪角度，使焊条端部偏向错边量大的一侧，使错边处充分熔合。
（9）采取大的焊接电流配合小的对口间隙可以确保焊接质量，提高焊接速度，但对焊工的技术水平要求较高。还可以采取小焊接电流配合大的对口间隙，这样焊接速度虽然慢，但可以确保焊接质量。
（10）每条焊缝宜采用连续焊接，不得随意中断。如因故中断，在继续焊接前，首先应确认焊缝无裂纹，同时采取预热措施，方可继续施焊。
3.2 主要的焊接缺陷及预防措施
在本条支线的施工中，总计焊口1115道，射线探伤169道，返口13道，焊口合格率为92.31%。焊接缺陷主要为：气孔、夹渣、未焊透、烧穿以及焊缝外观缺陷低于母材、余高超标。焊接缺陷的产生严重影响管道的施工质量、进度的最大因素。分析其产生原因，制定预防措施，以便提高施工质量和进度。
焊接过程管理得当，可以很好的控制焊接质量和工程进度。从焊前准备到焊接过程再到焊后保温处理等一系列相互联系的过程实行细化科学的管理，并将每一步的具体要求都落实到位。焊接过程规范化，提高焊工规范操作的意识，合理化焊接流程，是焊接管理的关键。
4 半自动焊应用中存在的问题及建议4.1 半自动焊应用中存在的问题
（1）焊工对自己要求不严
（2）设备老化较严重
4.2 半自动焊应用中的建议
（1）建议焊工在施工前加强培训
（2）建议加强设备的维护保养
5 总结
半自动焊焊接方法是综合了焊条电弧向下焊的灵活、手法简单，焊层薄、缺陷少以及半自动药芯焊丝自保护向下焊，焊接电流大，熔深大，焊接速度快，自保护效果好，缺陷少，抗风能力强，生产效率高，盖面层成形美观的共同优点。该焊接方法不仅改变了传统焊接方法速度慢、焊口合格率低的不足之处，同时提高了油气管道工程施工的生产效率和焊口质量。
参考文献
[1] 李立河.焊接过程管理.西北工业大学，2005
[2] 陈邦固.半自动焊焊接技术.哈尔滨工业大学，1993
【关健词】半自动焊 下向焊 焊接缺陷
桃2-3集气站至桃2-1集气站集气支线工程位于内蒙古自治区乌审旗沙利格乡和沙利镇，管线测量长为13.1437km，管线规格为螺旋缝双面埋弧焊L360-355.6×5.6，防腐采用普通级（进出站前后200m范围内及穿越部分采用L360-355.6×6.3，防腐采用加强级防腐）。本条管线设计输送能力为110×104m3/ d，设计压力为4.0MPa。经过分析决定采用半自动焊焊接技术进行施工。
1 半自动焊焊接方法：纤维素焊条电弧焊+药芯焊丝半自动焊
1.1 纤维素焊条下向焊
本次施工纤维素焊条采用的牌号为E6010，焊条直径为Ф2.5mm。焊条的药皮中含有30%至50%的有机物，具有极强的造气功能，焊接时纤维素药皮燃烧分解出大量的CO和CO2气体，在保护电弧和熔池金属的同时，可增加电弧吹力，保证熔滴在全位置焊接时向熔池的稳定度过，并阻止铁滴和熔渣下滴，具有较大的熔透能力，具有优异的填充间隙性能。焊缝背面成型好，气孔敏感性小，易于获得高质量的焊缝。
1.2 自保护药芯焊丝半自动下向焊
本次施工药芯焊丝采用的牌号为NR207，焊丝直径为Ф2.0mm。自保护药芯焊丝焊接时不需要外加气体保护，而由药芯高温分解释放出大量的气体对电弧及熔池进行保护，同时有少量熔渣对熔池及凝固焊缝金属进行保护。药芯焊丝的连续送丝可大大减少焊缝接头数目，提高焊缝质量。药芯焊丝焊接环境适应性强（抗风能力可达到8m/ s），适宜野外作业。
2 半自动焊工艺的优越性2.1 焊缝质量好
由于半自动焊为多层多道焊，焊接速度快，热输入小，焊缝结晶组织细小，力学性能好，热影响区亦小，因而接头的综合性能优于手工焊工艺。因此焊缝的缺陷少，焊缝成形美观。
2.2 焊接速度快、效率高
药芯焊丝半自动焊是半自动化生产。在管道的焊接中，焊工一般可以从钢管的顶部一直焊道钢管底部，与手工焊相比，大大节省了焊工更换焊条、引弧和收弧等辅助工序的时间。
2.3 有效利用率高
药芯焊丝的有效利用率高，一般可达到100%。而通常手工焊时，由于要去掉50至60mm焊条头，因而手工焊条的有效长度占焊条全长的85%左右。加之手工焊焊条的烘烤、易受潮、受损等都影响了有效利用率。
3 半自动焊焊接质量
3.1 焊接质量的控制
此前半自动焊在我公司主要应用于大口径长输管线。曲率半径相对较大，比较有利于半自动焊操作，而现在的焊接对象管径小，曲率变化较大，半自动焊操作難度增大，焊接质量控制要严格。
（1）加大焊接前的管端清理工作，确保管端两侧25mm内的防锈漆和油污清理干净。
（2）管口组对时严格控制错边量，错变量控制在壁厚的0.15倍以内。错变量超标，严重影响焊接质量。
（3）在管道焊接施工过程中，应考虑环境温度、湿度和风速对不同焊接方法的影响，采取必要的措施保证焊接质量。在环境温度较低且湿度较大的地段，应加强焊前预热和层间预热，减缓焊缝的冷却速度，使焊缝中的气体充分溢出；风速较大的地方可以制作专用防风棚，减小风对焊接过程的影响。
（4）加强焊接材料的管理，严格控制焊接材料的质量，杜绝变质焊接材料的使用。
（5）适当加大焊接电流，放慢焊接速度，增加焊接热输入，以改善熔渣溢出条件。调整焊枪角度，正确运条，有规律地搅动熔池，促使熔渣与铁液分离。
（6）选择合适的焊接坡口角度，对口间隙不宜过大，钝边不易过小，焊接电流适当，在焊接过程中要调整好电流，尤其是在焊缝的5点位和7点位。当焊接坡口角度小、钝边过大或对口间隙过小时，应加大焊接电流，适当放慢焊接速度，增加焊接热输入。
（7）清根要彻底，每个接头点要打平，清根时，要将根焊道打磨成“U”行槽。
（8）对于变壁点处两侧钢管内径不同或钢管圆度不好导致的局部错边量超标情况，应先采取焊接前的处理，即将管端内径打磨一致，打磨坡度<15°或将错边量均匀的分布在360°范围内。根焊时，调整焊枪角度，使焊条端部偏向错边量大的一侧，使错边处充分熔合。
（9）采取大的焊接电流配合小的对口间隙可以确保焊接质量，提高焊接速度，但对焊工的技术水平要求较高。还可以采取小焊接电流配合大的对口间隙，这样焊接速度虽然慢，但可以确保焊接质量。
（10）每条焊缝宜采用连续焊接，不得随意中断。如因故中断，在继续焊接前，首先应确认焊缝无裂纹，同时采取预热措施，方可继续施焊。
3.2 主要的焊接缺陷及预防措施
在本条支线的施工中，总计焊口1115道，射线探伤169道，返口13道，焊口合格率为92.31%。焊接缺陷主要为：气孔、夹渣、未焊透、烧穿以及焊缝外观缺陷低于母材、余高超标。焊接缺陷的产生严重影响管道的施工质量、进度的最大因素。分析其产生原因，制定预防措施，以便提高施工质量和进度。
焊接过程管理得当，可以很好的控制焊接质量和工程进度。从焊前准备到焊接过程再到焊后保温处理等一系列相互联系的过程实行细化科学的管理，并将每一步的具体要求都落实到位。焊接过程规范化，提高焊工规范操作的意识，合理化焊接流程，是焊接管理的关键。
4 半自动焊应用中存在的问题及建议4.1 半自动焊应用中存在的问题
（1）焊工对自己要求不严
（2）设备老化较严重
4.2 半自动焊应用中的建议
（1）建议焊工在施工前加强培训
（2）建议加强设备的维护保养
5 总结
半自动焊焊接方法是综合了焊条电弧向下焊的灵活、手法简单，焊层薄、缺陷少以及半自动药芯焊丝自保护向下焊，焊接电流大，熔深大，焊接速度快，自保护效果好，缺陷少，抗风能力强，生产效率高，盖面层成形美观的共同优点。该焊接方法不仅改变了传统焊接方法速度慢、焊口合格率低的不足之处，同时提高了油气管道工程施工的生产效率和焊口质量。
参考文献
[1] 李立河.焊接过程管理.西北工业大学，2005
[2] 陈邦固.半自动焊焊接技术.哈尔滨工业大学，1993