[发明专利]管道环焊缝的全位置自动焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及管道环焊缝焊接技术领域，特别涉及一种管道环焊缝的全位置自动焊接方法。具体地，是一种基于CMT（Cold Metal transfer，冷金属过渡）打底根焊，双焊炬填充盖面的大口径、大壁厚、高钢级长输管道全位置自动外焊的焊接方法。

背景技术

大口径、高压力的长途输送管道，在石油天然气输送领域应用越来越多，对管道与管道之间的焊接技术的要求也越来越高，大口径、大壁厚、高压力管道输送压力已成为管道建设技术进步的标志。管道环焊缝焊接是管道建设重要的环节，环焊缝的焊接质量直接影响到管道服役的安全性，而管道建设的工期主要受环焊缝焊接效率的影响。

目前，长输油气管道安装焊接主要采用的方法有：第一种是药皮焊条手工电弧焊工艺，此种焊接方法简便灵活、适应性强，但效率低，产生焊接缺陷几率大，对焊工的操作技能要求很高，在管道死口焊接常采用此种方法；第二种是药皮焊条手工电弧焊根焊+自保护药芯焊丝半自动焊填充、盖面工艺，该焊接方法提高了焊接效率，在口径、壁厚较小的管道安装焊接中常采用此种方法，但焊接质量保证依赖于焊工的操作水平；第三种是内焊机自动根焊+自动外焊机填充、盖面工艺，其焊接质量好，焊接效率较高，但由于根焊时，内焊机需要进入管道内部施焊，操作难度较大。而且设备成本非常高，结构复杂，现场维修困难；第四种是外焊机自动根焊+自动外焊机填充盖面工艺，采用此种焊接工艺，焊接效率高，焊接接头质量较好。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：一方面，现有的焊接方法不能完全适用于大口径、高压力的长途输送管道焊接，焊接效率低，产生焊接缺陷几率大。另一方面，现有焊接方法往往需要进入到管道内部实施焊接，导致操作困难，焊接难度非常大。从而导致焊接效率大大降低，焊接成本大大增加。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种管道环焊缝的全位置自动焊接方法。该焊接方法通过设计坡口型式，选择根焊和填充盖面焊接工艺，克服现有技术的焊接效率低、焊接材料消耗大、焊缝缺陷多、焊接接头性能差，对焊工操作技能要求高，或焊接设备成本昂贵、操作维修困难等缺点。该焊接方法具有焊接效率高、焊缝质量好、焊接接头性能优良等特点。所述技术方案如下：

一种管道环焊缝的全位置自动焊接方法，所述方法包括：单焊炬冷金属过渡（Cold Metal Transfer，缩写为CMT）全位置根焊和双焊炬全位置自动热焊、填充和盖面焊接。双焊炬焊接是本领域根据焊接要求可以进行的常规选择，但这是局限在在水平位置焊接，而全位置双焊炬焊接实现是要解决的一系列的关键技术问题，比如，熔化金属过渡方式及焊接电源的选择、两个焊炬之间的距离控制、焊接参数的优化等等。

该管道环焊缝的全位置自动焊接方法的具体步骤为：

S1，将需要焊接的第一钢管和第二钢管的焊接端加工成坡口端面，该坡口端面的形状为V型坡口端面，所述坡口端面包括由管外壁至管内壁的上坡面、下坡面和坡口钝边；

S2，按照预定的焊接工艺，将焊接工艺参数录入控制器程序，并保存；

S3，将所述第一钢管和所述第二钢管进行组对，并用对口器张紧，组对后所述第一钢管与所述第二钢管的坡口间隙为0.5㎜～1.5㎜，所述第一钢管与所述第二钢管外表面的错边量小于或者等于2.0㎜；

S4，在所述第一钢管或者所述第二钢管上安装上焊接轨道，使所述焊接轨道的中心与坡口的中心的距离为150㎜～180㎜；

S5，对所述第一钢管和所述第二钢管的焊接端进行焊前预热，预热温度为50℃～150℃，预热宽度为50㎜～100㎜；

S6，对所述坡口采用所述单焊炬冷金属过渡全位置根焊进行焊接，所述单焊炬冷金属过渡全位置根焊采用的电源为冷金属过渡的电弧电源；

S7，采用双焊炬对所述坡口进行热焊、填充焊和盖面焊，所述双焊炬之间的间距为80㎜~200㎜。

进一步地，步骤S1中，所述上坡面的倾斜角为5°～15°，所述下坡面的倾斜角为25°～35°，所述上坡面与所述下坡面的连接处为圆弧过渡，所述上坡面与所述下坡面的连接处到钢管内壁的距离为5㎜～10㎜，所述坡口钝边的厚度为0.8㎜～1.6㎜。

进一步地，步骤S2所述的焊接工艺参数包括：根焊、热焊、填充焊和盖面焊的焊接电流、焊接电压、焊接速度、送丝速度、保护气体和焊炬摆动速度、摆动幅度、两侧停留时间以及双焊炬间距。

进一步地，步骤S6中所述的根焊包括：