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技术介绍

大直径管管自动焊接介绍

大直径管管自动焊接介绍

峰辉说管道焊接系列一:
大家好!我是来自上海多赢公司的刘峰辉,我们公司在销售过程中经常需要解答各种用户的关于管管焊接的各种问题。在这里,我把这些问题总结一下,自问自答。这些问题可以解决用户的一部分疑问,如果还有疑问的,可以和我们继续沟通。
用于本人能力学识、经验等非常有限,所以难免有很多表达不准确,甚至错误的地方。希望大家批评指正。
今天,我们先来介绍一下大管径管管焊接的一些相关问题。
大约40年前,在建造核电站的过程中,需要大量的高质量的焊接,这些焊缝是大量可重复性的和零缺陷的。所以出现了全位置管管自动焊接。这个时候因为关注点都在焊接质量、可重复性和零缺陷上,所以对于焊接效率,或者每一个焊缝需要花费的时间,一般用户是不太在意的。
随着时间的推移,其他要求高重复性和质量应用场合开始使用全位置管管轨道焊接,如燃煤发电厂的蒸汽发电组件和化工厂的工艺管道。手动GTAW或手工电弧焊(SMAW)与全位置管管轨道焊接相比, 全位置管管轨道焊接提供了更高的生产率和在每一个班产生更高燃弧时间。
当今轨道GTAW广泛用于管道直径12英寸及以下(300毫米及以下)的应用场合。因为劳动力开销占焊接成本的80%以上,所以在这些场合,全位置管管轨道自动焊接还是可行的。
全位置管管轨道GTAW工艺的局限性
全位置轨道管管GTAW有两个局限性:
第一、它需要使用特殊的J形坡口完成最初的根部焊道;
第二、它是一个低熔覆率工艺(通常是每小时0.3公斤)。
当应用12寸外径和更小的管时,自动化TIG焊接工艺是可行的,但是该工艺不适合12寸以上的大直径管。 全位置管管轨道GTAW需要使用便携式管道坡口的工具加工管子端面后才能焊接。然而更大尺寸的管径,如当直径24寸时,加工管子的这些坡口工具不管是租赁还是购买,价格都很昂贵。
另一种方法是使用标准的V型坡口工厂预制。来补偿大体积的焊缝金属标准坡口要求, 适合的药芯焊丝工艺焊接(FCAW) 熔覆率更高(见图1)

图一,药芯焊丝全位置管管轨道焊接因为熔敷效率可以达到3.6公斤每小时的熔敷金属。所以他适合更大直径和更厚壁厚的管子焊接;
在1980年代中期,FCAW探讨了大直径、厚壁管,和几个轨道系统,与轨道FCAW,沉积率3.7公斤 /小时。是可以实现的。
以下是关于FCAW常见问题。
问题一:全位置管管药芯焊丝焊接工艺能不能通过X射线? 未熔合等缺陷存在吗?
答:首先目前先进的逆变电源技术配合FCAW药芯焊丝耗材是一个可行的方法,采用该焊接工艺的焊缝X射线质量是没有问题的。而且全位置管管药芯焊丝FCAW还有以下特点:
1、自我结渣特性:不需要打磨去除渣。层之间用一个钢丝刷清理就确保没有夹渣;使用药芯焊丝可以做到层间不需要敲渣;使用钢丝刷就可以了;
2、低氢特性:药芯焊丝可以做到低氢熔覆金属。
3、全位置配方:焊丝预先就是全位置焊接用的药芯焊丝;
4、改善力学性能:已经显著改善机械性能,如更好的低温冲击功值。
问题2:在管子水平位置使用360度全位置焊接时我如何避免夹渣?我不想像手工焊接那样。
当提到管子的全位置管管药芯焊丝焊接工艺时,本身就是一个误导性术语,因为通常该工艺是双枪的,就像手工焊接一样。
问题3:需要使用它时我需要做什么准备? 我要在管末端做一个专门的坡口吗?
可以使用标准30或者37.5度坡口,根部间隙稍微小于通常手工焊接。
问题4:我如何进行根焊呢? 药芯焊丝FCAW它可以完成吗?
药芯焊丝不能用于根部焊道焊接。目前大多数制造商无法提供全位置管管轨道焊接系统根部焊道焊接的药芯焊丝,所以根部第一道焊接必须用其它方法。一个解决方案是使用手动/半自动工艺,虽然焊接必须使用两个焊接工艺,全位置管管轨道药芯焊丝工艺的优点是值得考虑。
林肯STT和米勒RMD手动/半自动焊接工艺已经被广泛接受,并通过适当的焊工培训,他们比半自动GMAW更宽容。根部熔覆率正确融合与侧面几乎没有飞溅,与传统的实心/焊丝GMAW在低功率水平。两个工艺的熔覆率足够根部焊缝,允许直接使用FCAW随后没有再次熔透(热焊)通过。焊渣的清除和打磨是不必要的。
制造商目前不提供一个全位置管管轨道焊接系统允许使用STT或RMD工艺FCAW。不过,到2007年底,相同的系统有能力做填充焊接将包括根部焊接能力。(这已经是一个焊接制造系统提供的专为海洋开发管道使用。)
问题5:我可以用全位置管管轨道焊接碳钢以外的其他材料,如不锈钢吗?
全位置管管轨道FCAW一直在用于各种各样的材料。唯一的限制是有没有这种材质的全位置焊丝。
目前,药芯焊丝品种繁多,你几乎可以找到任何材质的填充焊丝,来满足几乎任何要求。
问题6- 我永远不知道下一个项目的管径是多大尺寸。全位置管管轨道FCAW的使用范围是什么?
今天市场上所有焊接系统使用的不同大小的金属带、导环,都是可以互换的。这些导环覆盖6 – 60寸外径的管道。你也可以使用一个灵活的导环系统来焊接容器和罐的内经或者外径。轨道可以几段连接起来使用,导轨上一般并附有磁铁杯或真空工件。
问题7:我不相信全位置管管轨道药芯焊丝工艺焊接速度比手工焊接好。改进了什么内容,如果有的话,我可以期待吗?
全位置管管轨道焊接没有什么不可思议的;最终受限于工艺和重力对熔池的影响。和手工焊接相比改进的地方在于工作周期和可重复性。手工焊接通常燃弧时间只占一天的25%。与全位置管管轨道焊接相比,燃弧时间增加到70-80%。全位置轨道管管焊接带来了高质量的重复和低维修率。
问题8:是需要一个焊工使用该设备,还是谁都能教会?
需要一个焊工操作设备。为什么?因为坡口组对从来都不是完美的,每一个接头之间存在差异。焊工知道如何“看懂熔池和使用遥控器来修正焊缝。
例如, 因为糟糕的坡口组对或不完美的坡口,接缝宽度可能不同,一个知识渊博的焊工立即认识到熔池没有洇到坡口侧面,会导致未熔合。如果没有修正,坡口侧面将无法融合。焊工需要在焊接过程中根据自己的经验干预焊接过程。
焊工的提高产能的工具:
就像对于大多数木工来说一个木匠会选择电动锯,而不是手工锯,大直径管道焊接都需要考虑一个全位置管管药芯焊丝的管道焊接系统。使用该系统可以允许使用不太熟练的焊工。这种焊接工艺对应的焊工的体力也要减少很多,这可能会延长老焊工的职业生涯。目前中国老龄化越来越严重,年轻人不愿意进入焊接行业。所以使用体力轻的全位置管管轨道焊接工艺可以延长现有焊工的工龄。
谁使用轨道焊接?
在1988年,美国安大略省的核电站评估研究了全位置管管轨道焊接和手工TIG焊接的比较以后,采用全位置管管轨道药芯焊丝的焊缝是通过测试的,测试的标准是ASME标准里面的1类管道规范;测试项目包括超声波测试、射线测试、液体渗透检测。
1995年,美国电力能源研究院决定评估轨道FCAW x射线质量焊接件在厚壁碳钢、CrMo,不锈钢管道。他们的结论同样是该工艺通过测试。

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