自保护药芯焊丝向下焊管道底部焊接产生缺陷原因分析及解决措施

自保护药芯焊丝向下焊管道底部焊接产生缺陷原因分析及解决措施

胡振华

中石化江苏油建工程有限公司江苏扬州225100

摘要：近十年来随着焊接技术的不断发展和提高，尤其是在熔化极气体保护焊工艺发展十分迅速，不仅焊接效率快，焊接合格率也高，不排斥与其它焊接方法联用，形成互补。对野外施工环境适应性很强。在国内外许多项目工程中早已经取代了运用焊条电弧焊焊接长输管道的传统工艺。现如今二氧化碳气体保护焊、自保护药芯焊丝半自动向下焊等焊接工艺，在大口径长输管道工程中运用极为广泛。本文主要叙述了对自保护药芯焊丝半自动向下焊在焊接管子底部时产生常见缺陷的原因分析及解决措施。

关键词：药芯焊丝；底部缺陷；原因分析；解决措施

一、药芯焊丝

焊接用的焊丝主要是在焊接过程中作为填充金属和电极，如埋弧焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊等。焊丝可以制成实心焊丝和药芯焊丝，实心焊丝多为冷拔钢丝，而药芯焊丝则是由薄钢带卷制成圆管或异形管，管中填充一定成分的药粉再拉拔而成。药芯焊丝熔敷效率高，焊丝质量好，对钢材适应性强，特别是实心焊丝无法或很难拉制时，药芯焊丝就显示出其优越性。焊丝套筒内的药芯由脱氧剂、造渣剂和稳弧剂等多种成分组成，对焊缝成形、稳定电弧以及保护熔滴和熔池免受氧化、氮化等缺陷，起到了很好的作用。

二、自保护药芯焊丝半自动向下焊优点

自保护药芯焊丝半自动向下焊适用于大口径长输管道全位置焊接。它以药粉分解产生保护气体，因为使用焊接电压、焊接电流较大，熔敷率高，在渣气联合保护的作用下，焊缝外观成形美观，提高了焊接合格率。与手工电弧焊相比较，自保护药芯焊丝半自动向下焊在焊接过程中，可以不间断的送丝连续性很强，甚至可以从起弧焊接到收弧一次性完成焊缝，从而减少了因为焊接接头多而产生焊接缺陷的几率，大大提高了焊接效率。其次是它采用较大的焊接电流、电压，焊接速度快，电弧稳定性好，生产效率高。尤其是在野外环境管道施工中，能抗击8m/s的风速，抗风性能强。

三、管子底部焊接缺陷的原因分析及解决措施

自保护药芯焊丝半自动向下焊工艺，运用在大口径长输管道中突出了它的实用价值，在提高生产效率、焊接效率、焊口合格率和降低生产成本的基础上，充分体现出了自保护药芯焊丝半自动向下焊工艺的优越性。但是在实际操作中，焊接管子底部5点-7点位置时，在外观成形和焊缝内部质量上还是需要良好的控制。以采用纤维素焊条根焊，自保护药芯焊丝半自动向下焊填充、盖面工艺为例。介绍长输管道项目在焊接过程中对管子底部焊接所产生常见缺陷的原因分析及解决措施。

1、管子底部焊接缺陷原因分析

焊接工艺参数

在长输管道焊接过程中，通过对焊缝外观表面的检查和焊缝内部X射线探伤报告结果，存在着较多的质量问题，尤其是管件焊缝底部5点-7点钟位置焊接产生的缺陷，一直无法克服，时好时坏，难以保证焊接质量。管子底部常见缺陷：

⑴热焊填充层焊道中间高，两边夹角深；

⑵热焊填充层焊道出现“空心焊”现象；

⑶热焊填充层烧穿、烧塌根焊焊道；

⑷盖面出现密集气孔。

针对以上4点常见焊接缺陷进行了对每层焊道的焊接外观质量跟踪和每道焊口X射线探伤。综合分析出了焊缝底部产生焊接缺陷的原因。

①热焊填充层焊道中间高，两边夹角深产生的原因是送丝速度快（焊接电流大），焊接速度慢。焊缝两侧坡口处未停留一带而过，使熔池边缘的熔深未铺满产生夹角，俗称也叫填充层咬边。

②热焊填充层焊道出现“空心焊”现象就是焊接时，焊丝注重坡口两侧的熔合停留，焊道中间过渡摆动太快，有时会用跳弧左右摆动焊接，致使焊道熔池表面形成焊缝，但焊缝内部并未结晶，被熔渣充实阻隔造成了空心层。产生这种缺陷的原因是焊接电压大，送丝速度慢（焊接电流小）熔深较浅，不能及时排出熔渣。

③热焊填充层烧穿、烧塌根焊焊道产生的原因因素较多，最主要的是送丝速度快（焊接电流大），焊接速度慢，随着焊接对管子温度的不断升高，容易烧穿和烧塌根焊道。其次是根焊结束后，砂轮机清根打磨较深，使根焊层变薄。最后就是当焊接第二遍填充层时，焊接到热焊层所产生的夹渣或“空心焊”缺陷位置时，会出现“炸熔池”现象，焊接熔池当击穿空心焊缝时产生的气体会瞬间炸开熔池，形成一个深坑直至根焊层，若操作不当也很容易造成烧穿和烧塌缺陷。

④管子底部盖面出现密集气孔产生的原因，大多是为了增加焊缝熔宽，降低焊缝余高。但是在增大焊接电压的同时，也减小了送丝速度（焊接电流），使熔深也随之减小，焊接时焊缝液态金属冷却速度快，气体不能及时的排出。较大的电弧电压使药芯焊丝快速熔化，焊接药皮无法完好的覆盖在焊缝上，失去了药芯在焊接过程中作用于保护焊缝的效果，容易造成大量密集气孔。

3、管子底部焊接缺陷解决措施

通过对管子底部焊接产生缺陷的原因分析以及焊接多个试验

焊口，并经过X射线无损检测和理化试验报告合格结果，得到了解决措施，就是管子底部焊接采用灭弧焊接方法。

自保护药芯焊丝向下焊在焊接填充、盖面时应调节好焊接参数，合理的运用好电孤电压与送丝速度之间的关系是很重要的。电弧电压在焊接过程中主要是控制焊缝的熔宽，而送丝速度即为焊接电流在焊接过程中主要是控制焊缝的熔深。两者的关系既可以互补，也相互制约。

自保护药芯焊丝向下焊焊接工艺参数大，由于焊接电流大，在焊接时熔深就比较深，热焊时对清完根后的根焊道很不利，尤其是管子底部的焊接，采用连弧焊接时，随着焊接温度越来越高，根焊道极易被烧穿，热焊焊缝表面成形很难控制好。所以，对于管子底部热焊时产生的烧穿、烧塌根焊道以及焊缝中间高，两边夹角深的焊接缺陷，应采取灭弧焊法。焊丝杆身伸出20㎜左右，在焊道中间引燃弧后向两侧坡口做轻微摆动，使熔池与坡口面熔合良好不产生夹角，即可熄弧。采用灭弧焊时，虽然焊接温度得到了一定的控制，但如果灭弧频率过快或停留时间太长，熔池温度无法降低形成固态，熔化的铁水产生自重下坠，根焊焊道背面也随之下沉形成内凹，有些是点状圆形内凹，严重的会是长条形不规则内凹。因此在管子底部灭弧焊时，当熔池均匀铺开焊缝两侧至坡口处后收孤，间隔2秒后再引燃第二孤进行灭弧。采用灭弧焊也可消除热焊层焊道出现“空心焊”现象。

对于管子盖面出现密集气孔产生的缺陷，应在增大电弧电压的同时，也必须适当的增加送丝速度（焊接电流），使之在焊接时发出清脆的响亮声，以达到满足熔深的要求。熔深的增加有利于排出焊缝内的浅气孔和残留在焊缝两侧的细小夹渣，使焊缝熔合良好。

四、结语

因此，自保护药芯焊丝半自动向下焊从热焊、填充到最后的盖面，调节好焊接电压与送丝速度之间的关系，控制好各种焊接位置的熔池流动和形状是至关重要的，最终决定了焊缝的外观成形和质量的控制。为项目工程焊接进度提供了技术保障，也为长输管道项目中广泛应用奠定了坚实的基础。