焊接钢管施工方案 油田建设施工企业特有焊接技术



     1 高压缓冲器的焊接技术

  高压缓冲器一般由两个冲压半球和数根丝头接管组装焊接而成,直径600mm,壁厚42mm,材质为16MnR,设计压力34.3Mpa,设计温度150℃,工作介质为H2、N2,是Ⅲ类压力容器,焊接质量要求严格,其中A、B类接头100%RT检验,按JB4730-94《压力容器无损检测》执行,Ⅱ级合格,C、D类焊接接头进行MT或PT检测Ⅰ级合格,容器按GB150-1998《钢制压力容器》制造检验与验收。

  焊接特性。在制订焊接工艺前,对16MnR的焊接特性和缓冲器的焊接特点进行详细的理论分析和研究。根据IIW推荐的碳当量计算法,16MnR的CE值较小(0.29%),其材质的可焊性较好。但是,由于16MnR含有少量合金元素,其淬硬倾向较低碳钢要大。在焊接16MnR时,一般情况下,不会产生裂纹。但是,在低温环境、或在大刚性和钢板厚度较大(>25mm)时焊接,因冷却速度过快而出现马氏体组织,增大了冷裂倾向,产生热裂纹。当HAZ达到1100℃时,粗晶区将因晶粒长大或出现魏氏体组织而产生脆化,因此,焊接工艺参数要适中。

  缓冲器的焊接特点。

  缓冲器的结构为球体,直径小(D=600mm)、壁厚大(δ=42mm),焊缝形式为对接和对接+角接,坡口深而窄,焊接工作量大,如果整体组装后焊接,焊接过程中,容易产生夹渣(或未熔合)、气孔和裂纹等缺陷,一旦造成焊缝返修,经济损失严重。对拟定的焊接工艺,经模拟焊接和工艺评定合格后,根据容器组装后的实际情况,稍加修改并应用于焊接生产中。

  2 管道焊接

  管道建设特点对焊接设备应用的影响。?管道建设属于典型的野外施工作业,其作业点沿着管道的走向不断迁移,焊接工作的难度可想而知,而采用流水作业或单兵作业的方式,更为这种模式的推进带来了困难。因此,焊接设备也需要随着作业地点的改变而来断移动,这就对焊接设备的质量、体积、抗震等方面有所要求。

  在不同地形地貌、不同气候条件,不同管径、不同壁厚和不同旗工技术能力等条件下,对管道施工要采取的焊接工艺选择是不一样的。现场应用的焊接设备应能够适应上述一种或多种焊接工艺。

  所要焊接的钢管是水平固定的,管道焊接施工都是全位置的焊接操作。这对焊接设备、焊接材料和焊工操作水平都提出了较高的要求,需要焊接人员以更高的水平和更精细的焊接耐心。为提高建设速度,需要尽量缩短管口组对和根部焊接的时间。即在前一道焊口完成根部焊接进行热焊的同时,进行下一道焊口的管口组对,这样做可以提高效率,但是管子不能稳定地固定,会产生一定的附加应力。

  焊接工艺的确定。打底焊工艺。使用纤维素焊条手工焊纤维素下向焊焊条的药皮中含有质量分数ω为30%~50%的有机物、纤维素,具有极强的造气功能,焊接时在电弧热的作用下可以分解出大量的CO和C02气体,在保护电弧和熔池金属的同时,显著增加了电弧吹力,保证了熔滴在全位置焊接时向熔池的稳定过渡,还可阻止铁水和液态熔渣的下淌,同时还有较大的熔透能力和优异的填充间隙性能,对管子的对口间隙要求不很严格,焊缝背面成形好,气孔敏感性小,容易获得高质量的焊缝,因此特别适合打底焊。

  填充、盖面焊工艺。使用铁粉低氢型焊条手工焊使用铁粉低氢型向下焊条进行填充、盖面焊无论在国内和国外都有许多成功的范例,其灵活简便、适应性强的优点在我国劳动力资源相对丰富的条件下,更得到了充分的发挥。特别是近年来焊条工艺性能的改进,其熔敷效率、力学性能指标等均能满足当今管道建设的需要,在焊接自动化率要求不高的场合是十分适用的。

  3  焊接操作技术要领

  接管的焊接。施焊前要对坡口进行预热,当温度达到(100-150)℃时,才能开始焊接。GTAW打底时,电弧应对准接管一侧稍加稳弧,适当添加焊丝,防止产生裂纹。

  环缝的焊接。接管焊接完毕,并检验合格后,在两个半球上,按与环缝截面相垂直的轴线上分别焊接一根2吋的管子,架空一定高度,使整条环缝都能处于转动焊位置,再按焊序进行焊接。

  因GTAW焊层薄,为防止烧穿,用φ3.2mm焊条焊第2层,电流不要太大,层间温度不能低于预热温度。第3、4层焊道宽度适中,在坡口两侧稍做稳弧,注意焊条角度,选择合适的焊接参数。第5-10层,采用一层两道的排焊方法。

  焊接合龙的要求。合拢不能使用管端坡口整形机来加工坡口,还要对钢管进行切断并在切断钢管的同时加工出坡口。大直径钢管火焰自动切割机保留了火焰切割使用方便的特点,舍弃了磁性行走轮而用带形轨道,同时该机还具有自动补偿管径误差和椭圆误差的特点,已在西气东输工程中被使用,取得了良好的效果,具有实用推广价值。

  4 焊接过程中的技术要点

  对拟定的焊接工艺,经模拟焊接和工艺评定合格后,根据容器组装后的实际情况,稍加修改并应用于焊接生产中。

  焊接方法。根据缓冲器的焊接特点和质量要求,通过对其他焊接方法的比较,选用GTAW+SMAW的组合焊接工艺方法,接管与球体角焊缝在环缝组对前焊接,并采用双面焊,环缝采用单面焊。

  焊接设备。美国Mailler.602型焊机、GTAW+SMAW两用直流电源、威尔斯通水冷GTAW焊炬、氧一乙炔火焰预热工具、红外线温度检测仪。

  焊接材料。根据16MnR的焊接特性,遵照焊缝强度等于或稍高于母材的低合金高强度钢焊条的选用原则,选择如下:

  GTAW:焊丝H10Mnsi 直径Φ2.5mm,铈钨棒Φ3mm,Ar气纯度99.98%,长型号喷嘴;SMAW:E5015,Φ3.2mm和Φ4mm,烘烤温度(350-450)℃,保温时间(1-2)h。

  坡口型式和加工方法。缓冲器直径小、壁厚大,球体环缝只能采用单面焊双面成形的工艺,而两个半球上的接管可以进行双面焊后再组装。

  焊接工艺参数。为了降低冷却速度,防止冷裂纹和夹渣的产生,考虑施工季节的环境温度(20℃)、球体组装后刚度增加和预热使焊工劳动条件恶化的原因,焊前预热温度选择(100~150)℃。

 焊接钢管施工方案 油田建设施工企业特有焊接技术
  5 焊接注意事项

  首先对焊接施工单位的管理人员、技术人员及特种岗位的操作人员,实行资质审查和管理?。人是施工的主体,是油田设施保证施工质量的直接创造者,人员素质的高低和质量意识的强弱,直接影响到施工质量的优劣,只有经过对施工队伍的资质和管理水平、技术措施进行事前的严格审查把关,符合条件的方可进场作业。对于关键岗位、特种岗位和特殊专业上的操作人员,必须持有由油田行政主管部门签发的上岗证,都必须持有效上岗证件,方准上岗操作。

  对工程所需的原材料、配件的质量控制。施工过程中所需要的各种原料、配件必须在检查合格后方可使用。

  对施工作业环境和作业条件的准备工作质量控制。如安全通道、机具的摆放、官桥的搭设等,这些环境条件是否良好,直接影响到施工能否顺利进行,直接影响施工质量能否得到保障。

  

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