CN108856989B - 熔化极mig焊在管道焊接中的打底方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种熔化极MIG焊在管道焊接中的打底方法，属于管道焊接技术领域。焊接时，两根待焊接的管在对接端面分别设置焊接坡口，并呈相对布置以形成V型坡口，V型坡口的根部间隙为3mm～5mm，单边坡口角度为30°～35°，打底焊接的焊机采用半自动熔化极MAG焊接设备，保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体，按照体积百分比计算，氩气占比为95％，二氧化碳占比为5％。本发明采用普通的半自动熔化极MAG焊接设备来实现MIG焊的效果，可减少施工成本、提高施工效率、避免常规操作方法所出现的焊接缺陷。

Description

熔化极MIG焊在管道焊接中的打底方法

技术领域

本发明涉及一种熔化极MIG焊在管道焊接中的打底方法，属于管道焊接技术领域。

背景技术

化工行业对管道及罐体的强度和致密性要求较高，因此对管道的焊接质量要求严格，部分管道的射线探伤要求达到一级。现有技术中，对管道要求高的施焊方法都是采用氩弧焊进行根部打底焊道的单面焊双面成型，手工焊进行填充盖面的焊接。但在大直径管道焊接时，大管道的下半圈几乎是处于仰焊和爬坡仰焊的位置，而氩弧焊的操作必须一手持焊枪，一手送焊丝，两个手必须配合协调才能保证焊缝质量。常规氩弧焊焊接管道送丝方法有内填丝(图 1)和外填丝(图2)两种，而大直径管道若采用内填丝一个人无法完成操作，必须两个配合才能完成，并且对两个人配合的默契程度和操作熟练程度要求也很高，且对焊工的投入量明显增加，根据企业的状况以及人员的配制多方面考虑，我们都采用外填丝进行焊接。当采用外填丝法时，在仰焊部位焊接两手处于悬空位置，没有任何倚靠和支撑点可以保证双手的平稳性，并且头部还是处于长期仰视状态，这样的操作姿势自然给焊接增加了难度，操作者手的不稳定就无法保证焊丝正确送到焊缝的根部，如果焊丝只送到坡口中间，当焊丝熔化与母材结合时，由于仰焊部位熔化铁水的自重作用，形成焊缝会自然下塌，背面则出现了自然的凹陷状态，要避免这种现象必须保证坡口的间隙必须大于焊丝的直径，这样才能保证焊丝可以正常通过坡口送到近焊缝背面，当形成熔池后即使有一定的下塌也能保证焊缝背面余高和母材齐平和略高于母材，但由于焊接位置等多方面因素，操作难度增大，仰焊部位的焊接总是出现不同深浅的凹陷(如图3所示)，使焊接质量无法得到保障。

采用熔化极MIG焊代替手工钨极氩弧焊进行打底焊接，可以保证手的平稳性，因为熔化极MIG焊是半自动焊接，焊丝通过焊枪自动送进就不需要像氩弧焊一样需要单独送丝，这时就可以采用双手把持焊枪，一个手的手臂还可以倚靠管壁，这样大大增加了焊接操作的稳定性。并且熔化极MIG焊的焊丝细，很容易到达坡口的根部，焊接时熔池存在时间短也能避免熔池下塌的现象，可有效避免氩弧焊打底焊接仰焊部位的凹陷，而且还能显著提高施工效率，同时熔化极MIG焊的热影响区窄，焊缝冷却速度快，焊件变形小。

目前熔化极MIG焊工艺在国内外石油、天然气管道中已经开始大量运用，但从焊机本身的成本投入较大，一台专业的熔化极MIG焊焊机最低价格在5万以上，有些设备半自动焊设备一台高达几十万，而且设备比一般的熔化极设备复杂，对于一般行业施工成本投入和利润回报完全不成正比，而且对于施工场地比较复杂的地方该设备的使用还受到了局限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种熔化极MIG焊在管道焊接中的打底方法，采用普通的半自动熔化极MAG焊接设备来实现MIG焊的效果，以减少施工成本。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：熔化极MIG焊在管道焊接中的打底方法，焊接时，两根待焊接的管在对接端面分别设置焊接坡口，并呈相对布置以形成V型坡口， V型坡口的根部间隙为3mm～5mm，单边坡口角度为30°～35°，打底焊接的焊机采用半自动熔化极MAG焊接设备，保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体，按照体积百分比计算，氩气占比为95％，二氧化碳占比为5％。

进一步的是：焊接管道处于水平固定位时，在焊缝的圆周方向上，将最低点标记为M，最高点标记为N,在直线MN的一侧焊缝上取一点标记为P，在直线MN的另一侧焊缝上取一点标记为Q，弧线MP的圆心角标记为a,a的取值为55°～65°，弧线MQ的圆心角标记为b,b 的取值为55°～65°；

打底焊接时，以直线MN作为分界线将焊缝分两半进行焊接，焊接时均以M点为起点；焊接电流为150A～180A，电压为14V～17V。

在M点至P点范围内的焊缝、M点至Q点范围内的焊缝，均采用焊枪前倾法焊接，焊枪与管皮的夹角为100°～105°，焊接方式为一点送丝，每次引弧在焊缝中间，观察熔池与两侧坡口熔合上立即熄弧，送丝位置在管皮根部；

在P点至N点范围内的焊缝、Q点至N点范围内的焊缝，均采用焊枪后倾法焊接，焊枪与管皮的夹角为80°～90°，焊接方式采用两侧引弧和两侧熄弧的方法，在管皮坡口一次引燃电弧立即向另一次坡口摆动，观察另一侧坡口熔合好立即熄弧，然后在熄弧处引燃电弧向另一侧坡口摆动熔合良好后熄弧，重复这样的动作直至完成整个焊缝的打底焊接。

进一步的是：当管的外径Φ>400mm时，将焊缝分为M点至P点、M点至Q点、P点至N点、Q点至N点四段进行打底焊接。

进一步的是：焊接管道处于竖直固定位时，打底焊接的焊接电流为120A～130A，电压为 13V～14V；引弧位置在靠近上坡口边缘，从上至下以斜圆圈的运枪方式焊接，运枪轨迹最终形成一个螺旋形；当管皮厚度>16mm时则采用连弧焊接，若管皮厚度≤16mm时则采用断弧焊接，断弧焊接每绕完一个斜圆圈即熄弧，再从熄弧位置引燃电弧又做下一个斜圆圈运作，这样依次完成打底焊道的焊接。

进一步的是：打底焊接前，在焊缝处先进行定位焊接，定位焊缝长度为20mm～30mm，定位焊缝两端用角向砂轮机修磨出缓坡。

本发明的有益效果是：经实践表明，本发明的焊缝质量能满足使用性能。本发明采用适当的焊接方法配合有效的操作手法，采用普通的半自动熔化极MAG焊接设备即可实现MIG焊的效果，既解决了焊接质量问题，减小焊件的变形和应力，同时提高了焊接生产效率，不仅缩短了工期也节约了施工成本。本发明尤其适用于施工环境复杂，施工场地受限的部位，能达到钨极氩弧焊的施工要求，也能避免钨极氩弧焊焊接大直径管道时，在仰焊部位出现内凹的现象，适合所有冶金、建筑行业以及私营企业在大直径管道焊接中运用，有利于提高探伤合格率和施工效率，缩减人工成本。

附图说明

图1为现有技术中的采用内填丝方式焊接时的结构示意图；

图2为现有技术中的采用外填丝方式焊接时的结构示意图；

图3为现有技术中的焊缝仰焊部位内凹缺陷的结构示意图；

图4为本发明中的分段焊接结构示意图；

图5为本发明中的焊枪角度变化的结构示意图；

图6本发明中采用一点送丝的焊接方式示意图；

图7本发明中采用两侧引弧和两侧熄弧的焊接方式示意图；

图8为本发明中斜圆圈运枪方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

熔化极MIG焊在管道焊接中的打底方法，焊接时，两根待焊接的管在对接端面分别设置焊接坡口，并呈相对布置以形成V型坡口，V型坡口的根部间隙为3mm～5mm，单边坡口角度为30°～35°，打底焊接的焊机采用半自动熔化极MAG焊接设备，保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体，按照体积百分比计算，氩气占比为95％，二氧化碳占比为5％。

打底焊接前，在焊缝处先进行定位焊接，定位焊缝长度为20mm～30mm，定位焊缝两端用角向砂轮机修磨出缓坡以保证接头质量。焊接前还应将焊缝坡口内外两侧10mm～20mm范围内的铁锈油污清理干净，焊丝采用ER49-1Ф1.2mm的焊丝，进行定位焊时应和正式焊缝一致。

如图4至图7所示，焊接管道处于水平固定位时，在焊缝的圆周方向上，将最低点标记为M，最高点标记为N,在直线MN的一侧焊缝上取一点标记为P，在直线MN的另一侧焊缝上取一点标记为Q，弧线MP的圆心角标记为a,a的取值为55°～65°，弧线MQ的圆心角标记为b,b的取值为55°～65°；a和b的取值通常选取相同值；

打底焊接时，以直线MN作为分界线将焊缝分两半进行焊接，焊接时均以M点为起点；焊接电流为150A～180A，电压为14V～17V。

在M点至P点范围内的焊缝、M点至Q点范围内的焊缝，均采用焊枪前倾法焊接，焊枪与管皮的夹角为100°～105°，焊接方式为一点送丝，每次引弧在焊缝中间，观察熔池与两侧坡口熔合上立即熄弧，送丝位置在管皮根部；这里送丝位置不能只送到坡口中间，否则由于熔池的重力作用，易出现坡口内侧焊缝过高而焊缝背面凹陷过深现象。

在P点至N点范围内的焊缝、Q点至N点范围内的焊缝，均采用焊枪后倾法焊接，焊枪与管皮的夹角为80°～90°，焊接方式采用两侧引弧和两侧熄弧的方法，在管皮坡口一次引燃电弧立即向另一次坡口摆动，观察另一侧坡口熔合好立即熄弧，然后在熄弧处引燃电弧向另一侧坡口摆动熔合良好后熄弧，重复这样的动作直至完成整个焊缝的打底焊接，这样可避免内部焊瘤现象。

此外，为进一步保证焊接质量，当管径较大时，还可将焊缝分为多段焊接，本发明优选采用的实施方式为，当管的外径Φ>400mm时，将焊缝分为M点至P点、M点至Q点、P点至N点、Q点至N点四段进行打底焊接。

焊接管道处于竖直固定位时，打底焊接的焊接电流为120A～130A，电压为13V～14V；引弧位置在靠近上坡口边缘，从上至下以斜圆圈的运枪方式焊接，如图8所示，运枪轨迹最终形成一个螺旋形；当管皮厚度>16mm时则采用连弧焊接，若管皮厚度≤16mm时则采用断弧焊接，断弧焊接每绕完一个斜圆圈即熄弧，再从熄弧位置引燃电弧又做下一个斜圆圈运作，这样依次完成打底焊道的焊接。

打底焊道焊接完毕后，为了避免层间出现夹渣和未熔合现象，应将接头和局部中间凸起两侧有夹槽的部位采用角向砂轮机修磨平整后再进行下一道工序的焊接，层间和盖面层的焊接可根据实际情况选择手工焊和熔化极气体保护焊的方法。

实施例一：

焊接母材：管的材料为20，管的外径Φ为273mm，壁厚为8mm；两管之间为水平固定位焊接。

焊接设备及材料：焊机采用常规用的NBC-350二氧化碳气体保护焊机，保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体，按照体积百分比计算，氩气占比为95％，二氧化碳占比为5％；焊丝采用ER49-1Ф1.2mm的焊丝。

坡口设置：采用V型坡口，根部间隙为4mm，单边坡口角度为30°。

焊接设备的工作参数：焊接电流为150A～180A，电压为14V～17V。

焊接操作：在焊缝的圆周方向上，将最低点标记为M，最高点标记为N,在直线MN的一侧焊缝上取一点标记为P，在直线MN的另一侧焊缝上取一点标记为Q，弧线MP的圆心角标记为a,a的取值为60°，弧线MQ的圆心角标记为b,b的取值为60°；

打底焊接时，以直线MN作为分界线将焊缝分两半进行焊接，焊接时均以M点为起点；

在M点至P点范围内的焊缝、M点至Q点范围内的焊缝，均采用焊枪前倾法焊接，焊枪与管皮的夹角为100°～105°，焊接方式为一点送丝，每次引弧在焊缝中间，观察熔池与两侧坡口熔合上立即熄弧，送丝位置在管皮根部。

在P点至N点范围内的焊缝、Q点至N点范围内的焊缝，均采用焊枪后倾法焊接，焊枪与管皮的夹角为80°～90°，焊接方式采用两侧引弧和两侧熄弧的方法，在管皮坡口一次引燃电弧立即向另一次坡口摆动，观察另一侧坡口熔合好立即熄弧，然后在熄弧处引燃电弧向另一侧坡口摆动熔合良好后熄弧，重复这样的动作直至完成整个焊缝的打底焊接。

焊接质量检查：外面采用目测无检查，无气孔、夹渣、未熔合、深度大于0.5mm的咬边为合格，采用射线探伤进行管道焊口的内部检查，所焊焊口均能达到二级以上射线探伤质量。

实施例二：

焊接母材：管的材料为20，管的外径Φ为600mm，壁厚为6mm；两管之间为水平固定位焊接。

焊接设备及材料：焊机采用常规用的NBC-350二氧化碳气体保护焊机，保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体，按照体积百分比计算，氩气占比为95％，二氧化碳占比为5％；焊丝采用ER49-1Ф1.2mm的焊丝。

坡口设置：采用V型坡口，根部间隙为4mm，单边坡口角度为35°。

焊接设备的工作参数：焊接电流为150A～180A，电压为14V～17V。

焊接操作：在焊缝的圆周方向上，将最低点标记为M，最高点标记为N,在直线MN的一侧焊缝上取一点标记为P，在直线MN的另一侧焊缝上取一点标记为Q，弧线MP的圆心角标记为a,a的取值为60°，弧线MQ的圆心角标记为b,b的取值为60°；

将焊缝分为M点至P点、M点至Q点、P点至N点、Q点至N点四段进行打底焊接，焊接时以M点为初始起点；

在M点至P点范围内的焊缝、M点至Q点范围内的焊缝，均采用焊枪前倾法焊接，焊枪与管皮的夹角为100°～105°，焊接方式为一点送丝，每次引弧在焊缝中间，观察熔池与两侧坡口熔合上立即熄弧，送丝位置在管皮根部。

在P点至N点范围内的焊缝、Q点至N点范围内的焊缝，均采用焊枪后倾法焊接，焊枪与管皮的夹角为80°～90°，焊接方式采用两侧引弧和两侧熄弧的方法，在管皮坡口一次引燃电弧立即向另一次坡口摆动，观察另一侧坡口熔合好立即熄弧，然后在熄弧处引燃电弧向另一侧坡口摆动熔合良好后熄弧，重复这样的动作直至完成整个焊缝的打底焊接。

焊接质量检查：外面采用目测无检查，无气孔、夹渣、未熔合、深度大于0.5mm的咬边为合格，采用超声波进行管道的内部质量检测，焊接质量均能达到超声波一级。

实施例三：

焊接母材：管的材料为20，管的外径Φ为325mm，壁厚为6mm；两管之间为竖直固定位焊接。

焊接设备及材料：焊机采用常规用的NBC-350二氧化碳气体保护焊机，保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体，按照体积百分比计算，氩气占比为95％，二氧化碳占比为5％；焊丝采用ER49-1Ф1.2mm的焊丝。

坡口设置：采用V型坡口，根部间隙为4mm，单边坡口角度为30°。

焊接设备的工作参数：焊接电流为120A～130A，电压为13V～14V。

焊接操作：引弧位置在靠近上坡口边缘，从上至下以斜圆圈的运枪方式焊接，如图8所示，运枪轨迹最终形成一个螺旋形；采用断弧焊接。

焊接质量检查：外面采用目测无检查，无气孔、夹渣、未熔合、深度大于0.5mm的咬边为合格，采用射线探伤进行管道焊口的内部检查，所焊焊口均能达到二级以上射线探伤质量。

Claims (3)

1.熔化极MIG焊在管道焊接中的打底方法，焊接时，两根待焊接的管在对接端面分别设置焊接坡口，并呈相对布置以形成V型坡口，其特征在于：V型坡口的根部间隙为3mm～5mm，单边坡口角度为30°～35°，打底焊接的焊机采用半自动熔化极MAG焊接设备，保护气体采用氩气和二氧化碳的混合气体，按照体积百分比计算，氩气占比为95％，二氧化碳占比为5％；

焊接管道处于水平固定位时，在焊缝的圆周方向上，将最低点标记为M，最高点标记为N,在直线MN的一侧焊缝上取一点标记为P，在直线MN的另一侧焊缝上取一点标记为Q，弧线MP的圆心角标记为a,a的取值为55°～65°，弧线MQ的圆心角标记为b,b的取值为55°～65°；

打底焊接时，以直线MN作为分界线将焊缝分两半进行焊接，焊接时均以M点为起点；焊接电流为150A～180A，电压为14V～17V；

在M点至P点范围内的焊缝、M点至Q点范围内的焊缝，均采用焊枪前倾法焊接，焊枪与管皮的夹角为100°～105°，焊接方式为一点送丝，每次引弧在焊缝中间，观察熔池与两侧坡口熔合上立即熄弧，送丝位置在管皮根部；

在P点至N点范围内的焊缝、Q点至N点范围内的焊缝，均采用焊枪后倾法焊接，焊枪与管皮的夹角为80°～90°，焊接方式采用两侧引弧和两侧熄弧的方法，在管皮坡口一侧引燃电弧立即向另一侧坡口摆动，观察另一侧坡口熔合好立即熄弧，然后在熄弧处引燃电弧向另一侧坡口摆动熔合良好后熄弧，重复这样的动作直至完成整个焊缝的打底焊接；

焊接管道处于竖直固定位时，打底焊接的焊接电流为120A～130A，电压为13V～14V；引弧位置在靠近上坡口边缘，从上至下以斜圆圈的运枪方式焊接，运枪轨迹最终形成一个螺旋形；当管皮厚度>16mm时则采用连弧焊接，若管皮厚度≤16mm时则采用断弧焊接，断弧焊接每绕完一个斜圆圈即熄弧，再从熄弧位置引燃电弧又做下一个斜圆圈运作，这样依次完成打底焊道的焊接。

2.如权利要求1所述的熔化极MIG焊在管道焊接中的打底方法，其特征在于：当管的外径Φ>400mm时，将焊缝分为M点至P点、M点至Q点、P点至N点、Q点至N点四段进行打底焊接。

3.如权利要求1或2所述的熔化极MIG焊在管道焊接中的打底方法，其特征在于：打底焊接前，在焊缝处先进行定位焊接，定位焊缝长度为20mm～30mm，定位焊缝两端用角向砂轮机修磨出缓坡。

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