一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法，适用于在坡度起伏地貌条件下的大通径油气长输管道的户外焊接施工工序。包括CMT外根焊、填充焊和盖面焊，针对坡度状态下的管道全位置焊接施工条件，采用了一致的坡口形式和“倒三角”的焊枪横摆模式，消除了管道在坡度状态下焊接熔池下淌的趋势，焊道成型平整，有效解决了因熔池下淌而产生未融合缺陷的问题，进而解决了解决了坡度状态下管道自动焊的难题，大大提高了焊接效率和质量。

A full position welding method for metal pipes under slope condition

The invention discloses a metal pipe full position welding method under slope condition, which is suitable for outdoor welding construction process of large diameter oil and gas long-distance pipeline under the condition of slope undulation and geomorphology. Including the CMT root welding, filling welding and cover welding in all position welding construction conditions of pipeline slope condition, the welding groove form and the \inverted triangle\ consistent yaw model, eliminate pipeline weld pool under the drop trend in the slope under the condition of the whole Cheng Xingping bead effectively. Due to non fusion defects due to the molten pool under the ice, and then to solve the problem of automatic welding pipe slope state, greatly improving the welding efficiency and quality.

【技术实现步骤摘要】
一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法
本申请涉及管道焊接领域，尤其涉及一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法。
技术介绍
在坡度状态下进行管道全位置自动焊接时，焊枪通常采用角摆或梯形运枪方式，但由于焊接熔池受重力的斜向分力的影响加大，熔池金属易从上方坡口壁下淌至下方坡口壁，造成下淌的铁水与下方坡口壁发生未融合焊接缺陷，这也是管道全位置自动焊接领域的难题。目前，解决此问题的方法为：将管道对接坡口设计成非对称坡口，即加大了上方坡口壁的夹角，减少了下方坡口壁的夹角，再通过增加熔池在上方坡口壁的停留时间，减少熔池在下方坡口壁的停留时间，同时将焊枪与下方管道轴径方向夹角设置为80度-90度来完成焊接。但是，以上方式的缺点在于，非对称的焊接坡口的加工大大增加了焊接前管道预制的加工难度和机具数量，降低了施工效率，且这种工艺方式形成的熔池状态不稳定，成型的焊缝表面仍存在倾斜下淌现象，随着金属管道壁厚的增加其表面倾斜趋势愈发严重。所以导致目前管道自动焊接装备很少应用于坡度起伏地貌条件下的油气长输管道焊接作业。
技术实现思路
为了解决上述不足，本专利技术了提供了一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法，简便可行、施工效率高、焊缝成型质量好。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法，所述方法包括：利用坡口机对待焊管道的上管口和下管口的管端进行坡口加工，以形成对称的窄间隙单U型坡口；对所述上管口和所述下管口的管端坡口进行预热，预热温度50℃～75℃，预热范围为焊道及焊道两侧，其中，所述焊道两侧距离所述焊道30mm～50mm；利用外根焊对口机完成所述上管口和所述下管口之间的CMT外根焊；利用单焊炬实心焊丝气体保护焊进行所述上管口和所述下管口之间的填充焊；其中，所述填充焊的焊枪摆动采用“倒三角”横摆方式；利用所述单焊炬实心焊丝气体保护焊进行所述上管口和所述下管口之间的盖面焊；其中，所述盖面焊的焊枪摆动采用“倒三角”横摆方式。优选的，所述窄间隙单U型坡口的尺寸为：坡口角度为5-7度，圆弧半径为3.2mm，圆弧过渡宽度为0.1mm，钝边高度为1.4mm-1.8mm。优选的，所述对所述上管口和所述下管口的管端坡口进行预热之前，还包括：利用所述外根焊对口机对所述上管口和所述下管口进行定位、组对和焊缝间隙调整，使得两个管口的焊缝间隙k≤1.0mm，两个管口的组对错变量c≤1.0mm。优选的，所述利用所述外根焊对口机对所述上管口和所述下管口进行定位、组对和焊缝间隙调整之前，还包括：调整所述外根焊对口机的液压元件的工作压力，所述液压元件包括：夹持液压缸工作压力5-10MPa、焊缝间隙调整液压缸工作压力5-10MPa。优选的，所述外根焊对口机包括两个焊接单元，焊接时所述两个焊接单元焊接方向相反、自上而下各完成左右半圆周的向下焊接。优选的，所述CMT外根焊的工艺参数包括：焊接电压12.5V-13.5V，焊接电流165A-175A，焊丝直径为1.0mm，送丝速度为6.5m/min～8m/min，焊丝干伸长10mm～12mm，焊接速度为50cm±3cm/min，混合气体百分比为Ar/CO2＝75～85/25～15，混合保护气体流量为15L/min～25L/min。优选的，所述填充焊的工艺参数包括：焊接电压22V-23.5V，焊接电流135A-170A，焊丝直径为1.0mm，送丝速度为6.5m/min～8.5m/min，焊丝干伸长10mm～15mm，焊接速度为25cm±3cm/min，混合气体百分比为Ar/CO2＝75～85/25～15。优选的，所述填充焊的焊枪摆动采用“倒三角”横摆方式时，摆动宽度W为3mm-6mm，摆动频率25次～35次/min。优选的，所述“倒三角”横摆方式的摆动运行路径参数为：焊枪横摆与焊道中心线夹角为45度～60度，单个摆动步进长度为3mm～5mm；其中，所述的单个摆动步进长度等于上管口回程与下管口进程的长度和；所述上管口回程的运行方向与焊接方向相反；所述下管口进程与焊接方向相同；所述的上管口回程与下管口进程的长度比为3～4。优选的，所述填充焊的过程中，所述焊枪与所述待焊管道的轴径方向夹角为90度。通过本专利技术的一个或者多个技术方案，本专利技术具有以下有益效果或者优点：本专利技术公开了一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法，适用于在坡度起伏地貌条件下的大通径油气长输管道的户外焊接施工工序。包括CMT外根焊、填充焊和盖面焊，针对坡度状态下的管道全位置焊接施工条件，采用了一致的坡口形式和“倒三角”的焊枪横摆模式，消除了管道在坡度状态下焊接熔池下淌的趋势，焊道成型平整，有效解决了因熔池下淌而产生未融合缺陷的问题，进而解决了解决了坡度状态下管道自动焊的难题，大大提高了焊接效率和质量。附图说明图1为本专利技术实施例所述焊接工艺中上下管口对称的窄间隙单U型坡口示意图；图2为本专利技术实施例所述焊接工艺中管口组对的间隙示意图；。图3为本专利技术实施例所述焊接工艺中管口组对的错边量示意图；。图4为本专利技术实施例所述焊接工艺中使用外根焊对口机进行CMT外根焊的示意图；图5为本专利技术实施例所述焊接工艺中填充焊焊枪摆动运行路径示意图；图6为本专利技术实施例所述焊接工艺中填充焊、盖面焊时焊枪位置及摆动示意图；图7为本专利技术实施例所述焊接工艺下管道接头焊缝的成型示意图；图8为本专利技术实施例焊接方法的具体操作过程图。具体实施方式为了使本申请所属
中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。本专利技术提供了一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法，其工艺流程参见图8，该方法包括：使用坡口机对待焊管道的上管口1和下管口2进行坡口加工，再对上管口1和下管口2的管端坡口进行预热；使用外根焊对口机进行CMT外根焊；使用单焊炬实心焊丝气体保护焊完成填充焊和盖面焊的自动焊接。该焊接方法实施例在管道纵向坡度为30度的条件下，其具体操作步骤为：S1：在上管口1和下管口2的管端进行坡口加工，以形成对称的窄间隙单U型坡口，窄间隙单U型坡口参见图1。所述的窄间隙单U型坡口的尺寸为：坡口角度A为5-7度，圆弧半径R为3.2mm，圆弧过渡宽度q为0.1mm，钝边高度e为1.4mm-1.8mm。S2：利用外根焊对口机对所述的上管口1和下管口2进行定位、组对和焊缝间隙调整，确保两个管口的焊缝间隙k≤1.0mm，参见图2；确保两个管口的组对错变量c≤1.0mm，参见图3。在利用外根焊对口机对所述上管口1和下管口2进行定位、组对和焊缝间隙调整之前，调整所述外根焊对口机的液压元件的工作压力，所述液压元件包括：夹持液压缸工作压力5-10MPa、焊缝间隙调整液压缸工作压力5-10MPa。S3：对所述上管口1和下管口2的管端坡口进行预热，预热温度50℃～75℃，预热范围为焊道及焊道两侧，其中，所述焊道两侧距离所述焊道30mm～50mm。S4：利用所述的外根焊对口机完成所述上管口1和下管口2之间的CMT外根焊3。具体来说，调节外根焊对口机并用外根焊对口机完成管口的CMT外根焊3。外根焊对口机包括两个焊接单元，焊接时焊接单元焊接方向相反、自上而下各完成左右半圆周的向下焊接。外根焊对口机的焊接效果参见图4。所述的CMT外根焊3工艺参数包括：焊接电压12.5V本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法，其特征在于，所述方法包括：利用坡口机对待焊管道的上管口和下管口的管端进行坡口加工，以形成对称的窄间隙单U型坡口；对所述上管口和所述下管口的管端坡口进行预热，预热温度50℃～75℃，预热范围为焊道及焊道两侧，其中，所述焊道两侧距离所述焊道30mm～50mm；利用外根焊对口机完成所述上管口和所述下管口之间的CMT外根焊；利用单焊炬实心焊丝气体保护焊进行所述上管口和所述下管口之间的填充焊；其中，所述填充焊的焊枪摆动采用“倒三角”横摆方式；利用所述单焊炬实心焊丝气体保护焊进行所述上管口和所述下管口之间的盖面焊；其中，所述盖面焊的焊枪摆动采用“倒三角”横摆方式。

【技术特征摘要】
1.一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法，其特征在于，所述方法包括：利用坡口机对待焊管道的上管口和下管口的管端进行坡口加工，以形成对称的窄间隙单U型坡口；对所述上管口和所述下管口的管端坡口进行预热，预热温度50℃～75℃，预热范围为焊道及焊道两侧，其中，所述焊道两侧距离所述焊道30mm～50mm；利用外根焊对口机完成所述上管口和所述下管口之间的CMT外根焊；利用单焊炬实心焊丝气体保护焊进行所述上管口和所述下管口之间的填充焊；其中，所述填充焊的焊枪摆动采用“倒三角”横摆方式；利用所述单焊炬实心焊丝气体保护焊进行所述上管口和所述下管口之间的盖面焊；其中，所述盖面焊的焊枪摆动采用“倒三角”横摆方式。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述窄间隙单U型坡口的尺寸为：坡口角度为5-7度，圆弧半径为3.2mm，圆弧过渡宽度为0.1mm，钝边高度为1.4mm-1.8mm。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述上管口和所述下管口的管端坡口进行预热之前，还包括：利用所述外根焊对口机对所述上管口和所述下管口进行定位、组对和焊缝间隙调整，使得两个管口的焊缝间隙k≤1.0mm，两个管口的组对错变量c≤1.0mm。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述外根焊对口机对所述上管口和所述下管口进行定位、组对和焊缝间隙调整之前，还包括：调整所述外根焊对口机的液压元件的工作压力，所述液压元件包括：夹持液压缸工作压力5-10MPa、焊缝间隙调整液压缸工作压力5-10MPa。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外根焊对口机包括两个焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗刚，刘华星，
申请(专利权)人：湖北三江航天红阳机电有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42