管道焊接技术

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管道焊接技术范文第1篇

关键词 ：镜面焊接技术液压管道探讨

中图分类号：TG4文献标识码： A

0前言

随着焊接技术的发展，镜面焊接技术已经在锅炉受热面的焊接中得到了广泛的应用，由于锅炉部分组件的管排数量很大、管排的间距很小，需要在狭小的空间施焊，焊口布置的局部位置肉眼无法观察到，用以往的焊接方法在该位置肉眼无法观察发到，镜面焊接技术可以解决这个施工难题，我们可以想到，在施工中不仅仅只有锅炉受热面管排存在空间狭小，焊接位置困难，无法直接看到焊缝的焊接部位用普通焊接方法难以施焊的情况，镜面焊接技术在其他施工领域中存在很大的应用价值，在这里主要讨论镜面焊接技术在液压管道焊接中应用的可行性。

1技术原理及组成

镜面焊主要原理是在肉眼无法观察到的焊口位置附近放置一面镜子，焊工利用镜子的反射成像原理，通过观察镜子内的熔池来进行焊接，而常规的焊接方法是焊工直接目视焊口和熔池进行焊接操作，这是镜面焊接与普通焊接最大的区别。镜面焊原理图如下图所示。

镜面焊原理图

镜子是由一个不锈钢的镜面板通过球形关节与蛇形软管连接，蛇形软管再与一个强力铁磁的磁性块相连，球形关节和蛇形软管可以任意弯折变换角度，铁磁的强力磁铁可以牢固的吸附在管子和任意的导磁类金属体上，镜面的材质要求较高，一般为不锈钢材料，施焊时可调整镜面至合适位置。镜面距离焊缝的相对位置视管排的间距而定。

2焊接前准备及注意要点

（1）镜面的放置技巧十分重要，镜面尽量靠近实物且与实物平行，防止因位置过远或与实物不平行，导致焊接的准确性下降。

（2）镜片及实物距操作者不要太远，避免因距离过远加大操作难度而影响焊接质量。

（3）严格控制对口间隙，点固焊焊缝的位置应该在镜子的正面。（4）施焊时焊枪的角度对焊接出优质焊缝十分关键，要求焊工按要求组对好焊缝的间隙且盖面前模拟好焊枪运行的轨迹以调整焊接距离及角度，是镜子处于最佳的观测位置。

（5）检查氩气流量，钨极伸出长度并预制焊丝用量的弧弯度。

3技术难点及技术要点

镜面焊的最大难点在于填充层和该面层的焊接，因为填充层和该面层的焊接，因管排间距小，此时局部焊缝无法观察到，只能借助镜面来观察，最重要的一步是焊接操作人员的手法，因为反射的映像是反方向的，焊接位置比较困难，焊工操作时无法直接观察，要借助镜子的反射进行焊接的方法，因镜子中焊缝与实物的位置相反，操作时容易出现咬边、坡口的边缘未融合，内部层间未融合和气孔或由于操作不熟练碰撞钨极导致钨极破损等。进行镜面焊接施焊的焊工如果不经过专门培训，没有扎实的焊基本功是不可能完成的，也不可能焊接处优质的焊接接头。因此，必须经过训练才可以熟练操作。

镜面焊操作的要点：焊接时焊丝紧贴焊缝，连续送丝，焊枪做小幅度摆动，焊枪选用可做360度旋转的氩弧焊枪，镜面钢的制作很重要，焊接飞溅在镜面上不会停留和留下痕迹。氩弧焊打底采用内加丝法焊接，填充层焊接以两侧破口线为基准，控制焊缝熔池的大小。为了便于控制焊缝高度和层间温度，焊接电流适当降低，选用的焊机具备高频引弧和电流衰减功能的装置，以便于获得高质量的焊缝。

4液压管道的布置特点

液压管道安装是液压设备安装的一项主要工程。管道安装质量的好坏是关系到液压系统工作性能是否正常的关键之一，一般液压管道的排布密集、粗细不均，管外壁与相邻管之间的距离很小，管道的敷设排列和走向要求整齐一致，层次分明。尽量采用水平或垂直布管，水平管道的不平行度应≤2/1000；垂直管道的不垂直度应≤2/400。液压管道焊对清洁度的要求较高，应采用氩弧焊焊接，焊接前应将坡口及其附近宽10～20mm处表面脏物、油迹、水份和锈斑等清除干净。

以往的我施工常常是在一条管路施工完再进行其他管道的焊接，效率比较低，而要求给后续的冲洗、试压留出足够的时间，要提高焊接效率就要大量管道同时施焊，而管道的间距往往很小，难以用普通的焊接方法同步进行，这个技术难题可以通过镜面焊接技术解决。

5液压管道焊接与锅炉受热面焊接相同点

（1）管子排布密集、管子间间距小，相邻管道同时施焊普通焊接方法难以实现。

（2）焊接质量要求高，都为氩弧焊焊接。

由此可见在锅炉受热面管排中采用的镜面焊技术在液压管道的施焊中同样适用。

6结语

随着焊接技术的快速发展，镜面焊接技术在实际施工中将会得到普遍应用，并得到广泛的推广。为现场施工解决了组件困难位置焊口的焊接问题，同时提高了焊接效率、省时省力！

管道焊接技术范文第2篇

关键词：管道 自动焊接 工艺

管道安装主要靠焊接技术，焊接工艺直接影响管道安装的好坏，随着工业自动控制研究的进步，全自动焊接技术逐渐成为管道焊接的发展方向，管道的全自动焊接指的是在事先固定好管道的情况下，焊接机器人通过程序控制烟焊缝自动沿着轨道焊接管道。采用全自动焊接技术能够提高焊接效果，保证焊接质量及减少工作强度。

1 全自动焊接技术现状及发展

先进普遍使用的全位置自动焊技术的主要困难是：①管口的缝隙大小一致性差，需要焊接机器人自动调整焊枪，跟踪焊接。但是焊接中的使用环境恶劣，强弧光、高温、烟尘都会影响传感器的反馈，影响焊接质量；②自动机器人在每个焊缝都需要调整工艺参数，才能保证焊接质量；③传动机构在焊枪的震动中响应不够迅速。

另外，在焊接规范参数的自调节方面，目前所具有的自动焊设备，均建立在焊前大量试验数据的基础上，并且所建立的数学模型均与实际存有很大出入，这样不但使焊前准备工作过程复杂化，自动焊设备适应性降低，而且在焊接过程中所调节规范参数的合理性，即焊接质量得不到保证。其次，目前的自动焊设备的摆动机构大多采用摆钟式原理，即摆动机构左右等幅交替摆动，针对各执行机构的传动误差，尤其是具有频繁换向需求的摆动机构所带来的换向耦合误差无能为力，从而造成误差的累积，使摆动的中心偏离实际焊缝中心，焊接熔池位置偏离焊缝。

另外，程序的调节参数依赖的实验数据与实际情况比常常有很大偏差。使得工程人员调整自动焊接机器人的难度加大。自动焊接设备执行机构的误差难以消除，焊缝会偏离焊口。

新型管道自动焊技术具有如下三方面特点：

1.1 管口焊缝的自动跟踪系统包括管缝位置检测与焊枪位置纠正。其中传感器与机械执行器的精度是跟踪系统优劣的关键。能适应焊接过程恶劣环境的传感器主要有电弧传感器和生锈传感器。电弧传感器的优点是可靠性好，缺点是易受干扰，灵敏度、精度等达不到要求。声学传感器的抗干扰能力强且可靠耐用，但对管道表面要求高，传声介质还会影响其精度。

1.2 焊接参数自调整系统主要实现随管缝位置变化自动调整焊接规范参数，保证焊接质量。每个焊缝的熔池都不相同，造成焊枪运动轨迹没有规律，焊接的参数需要能够适应这种变化。焊接机器人的移动速度、送丝速度、焊枪摆震频率的确定方法如下：垂直中分管口圆。两个半圆定数反向等分，确定焊接点。在实验的基础上获得理想的焊接电流、电压、移动速度、送丝速度、摆动频率等。计算机以理想数据为基准结合现场实际情况后得出真实参数。参数间有固定的变量关系，移动速度、送丝速度、焊枪摆震频率、焊接电流、电弧电压同时调整才能保证数据准确。

1.3 降低自动机器人的机械传动机构误差。焊枪采用摆动机构，摆钟原理的优点是结构简单，但机构动作累计误差越来越大会使摆心偏离焊缝。光电传感器只记录一次摆动的误差，能有效消除换向误差和误差积累。交流伺服电机与测速码表提高运动精度。另外电位器传感器能提高反馈信号的精度等都是降低误差的有效途径。

2 焊接机器人

焊接机器人是使用最多的工业机器人，在各类机器人中所占的比重最大。用于管道焊接的机器人一般都有预定的焊接轨道。机器人的焊枪沿着预定的轨迹对管口或管道裂进行动作。运用聚氨酯材料来进行处理，管道预留口及缝隙要用水泥石棉来打造密实或者油膏镶嵌密实法来处理；对于施工设备、材料及配件要严格控制，对于每道工序都要进行验收，在重要收口位置及交接处，要进行水泥护根处理，可运用聚氨酯防水材料来反复涂刷，以保证无裂缝出现。它由行车机构、传送机构、焊枪控制器等组成。行车机构一般都是采用电力驱动机械传动。由控制计算机发出的运动指令，并通过电气执行器的调节反馈保证机器人的运动定位准确、速度均匀。传送机构负责传送焊接所用的焊丝，送丝的速度要满足焊枪消耗的速度，反馈灵敏，驱动灵活。焊枪控制器调节焊枪的轨迹。能够及时调整焊枪的位置及姿态。实现针对焊缝轨迹的全角度调节。焊接机器人的以上部件都由计算机和传感器通过程序自动控制与反馈调节完成自动焊接。在需要时也可人工调节焊接过程。

3 焊接轨道

轨道的作用是给焊接机器人完成焊接动作提供固定运动方向和定点的设备。它应该具有高稳定性和较高的尺寸精度。一般来说焊接轨道都有如下的特点：安装简便、调整性强、定位准确、结构简单、质量小；力学性能稳定，材料抗磨损、耐腐蚀。按轨道的力学性能把轨道分为刚性轨道和柔性轨道两种。刚性的轨道不易变形定位准确。能够保证机器人行走稳定，焊接时焊枪的抖动小，但是刚度大的材料造成轨道质量大，安装和拆卸复杂。柔性轨道不能提供好的精度要求，但是拆装容易。

4 送丝方法

焊丝通过传送机构提供焊枪消耗的焊丝，一般要求送丝均匀性好。焊丝有推送和拉送两种形式。拉送焊丝的焊丝机靠近焊枪安装，这种方式传送阻力小，送丝均匀度高。缺点是安装与拆卸复杂，造成机器人重心偏离，行走不平稳。通常拉丝方式只在小直径小盘焊丝时应用，焊接效率不高。采用推丝方式时，将送丝机构和焊接机器人分开安装，减轻了行走机构的体积和重量，增加了焊接的稳定性，并且能够使用效率高的大直径焊丝。推丝时的送丝机与焊枪直径必须用软管连接，送丝距离长且摩擦阻力大，并且软管的弯曲程度直接影响送丝的稳定性。严重时造成送丝堵塞现象。

5 焊接工艺

当前，国内管道焊接除采用手工焊接外，采用较多的是埋弧自动焊接和气体保护自动焊接工艺。

5.1 埋弧自动焊有质量稳定、焊接成材率高、效率高、经济性好等特点，埋弧自动焊常用于双管联接，可以把焊枪固定，利用管子转动来实现。显然此工艺不适合长距离管道焊接，所以只能用于厂家的预制阶段。在施工中如果使用埋弧焊，那么要附加焊剂的辅助设备，使得焊接机构结构繁琐，操作的工艺性和装配工艺性都变差。还有就是运动机构的重量增加，影响重心的稳定性。埋弧焊不适宜施工全阶段的自动焊接。

5.2 药芯焊丝加气体保护焊需要多次成型工艺，药芯焊丝产生的焊渣需要多次清除，生产效率不高，采用强迫成型时需要加入带有水冷设备的成型部件，又带来重量增加造成的稳定性问题，此外药芯焊丝和保护气体都带来成本上升的问题。

5.3 采用实芯焊丝加气体保护的焊接工艺，工序中没有清理工序，生产效率高于药芯焊丝焊接。可选的保护气体分别是CO2、CO2和Ar气体或者CO2与O2的混合气体，选择余地多，其中焊接最稳定的是二氧化碳混合氩气焊接，但是氩气的来源少，价格高不适合大型工程应用。长距离焊接选择二氧化碳保护较为经济实用。

6 控制方式

焊接机器人的变量参数主要是其移动速度、焊丝传送速度和焊枪的震动幅度，焊枪的位置可以不变。焊接点的确定方法是等分圆周法，焊缝的焊接参数通过试验的理想参数配合实际的操作情况进行规律调整。送丝速度、焊接机器人速度与焊枪震动之间的相互协调能保证焊接质量。

7 结论

目前，在管道焊接市场中竞争异常激烈，要想占据一席之地，只有优质、高效、经济才是必由之路，也就必须选择先进的设备和提高工艺水平，本文提出采用机器人自动焊接是未来的发展方向。

参考文献：

[1]Lincoln.Electric Co Pty Ltd Robotic Welding Speeds Olympic Stadium Construct ion[M].2000（03）.

[2]李云江，吴坚，成永笑，赖明道.当前国际管焊技术的几个特点[C].1996（05）.

[3]李敏，黄禹，龚时华.WZM-315C全自动管-板焊机的研制[J].电焊机，2007（08）.

[4]WZM1-315C全自动管板焊机在钛合金管板焊接上的应用[J].石油和化工设备，2012（12）.

[5]陈国余，董文宁.全位置自动管板焊系统在电建冷凝器制造中的应用[J].电焊机，2005（08）.

[6]换热器管板的全位置自动化焊接工艺.华南理工大学学报（自然科学版）[N].2010年5期.

管道焊接技术范文第3篇

关键词：石油化工；管道焊接技术；现状；发展

中图分类号： F407 文献标识码： A

随着石油天然气市场前景的明朗以及化工品的需用量增加，许多石油储运公司和化工公司纷纷设立石油化工厂及石化的存储基地。近年来，随着石油天然气以及化工品的需用量增加，以及相应的市场前景明朗，很多的化工公司和石化储运公司纷纷建设化工厂和石化仓储基地，为争取市场的竞争取得了先机。随着国内石油化工的发展，许多设备要求高参数（高温、高压、高容量）大型化、耐低温、耐腐蚀，因而需要高强钢、超高强钢、不锈钢、耐热钢、耐蚀钢、铝合金、钛合金、耐热合金、各种活性金属、难熔金属、异种钢，超薄、超厚结构特殊性能材料和特殊结构的焊接技术。

焊接的质量控制是石油化工管道施工之中的一项非常关键的工作，焊接质量的控制管理也是相当的复杂，所涉及的因素也是多方面的，需要与各方来共同的努力才能真正的做好这一项工作。

一、焊接技术管理现状

（一）、严格遵循焊接程序，工程开工前，按设计各焊缝编号，首先焊接工程师对将要施焊的装置原材料做工艺评定试验，确定并编制焊接方案，结合结构特点制定出焊接工艺规范；其次，针对具体装置进行焊工培训与考核，考试合格后的焊工方可承担相应的焊接工程，焊工必须严格执行技术规范，焊口完成后，严格按焊接技术记录表格由焊接负责人做好焊接记录,并由焊接日期、焊缝编号、材料规格、焊接方法及焊接规范、焊接材料、焊口处理、坡口型式、预热温度、焊接顺序及焊工钢印等资料记入表内，根据焊缝外观检验，尺寸检测试压试漏,无损探伤报告填写探伤检验结果等，评定焊缝质量标准。

（二）、加强焊工培训，提高施工队伍素质，适应化工建设需要。石油化工装置特点大多数是高温、高压、易燃、易爆、剧毒，因此，对焊接技术的要求特别严格，干什么材质，考什么材质，必须具备国家技术监督局考试的锅炉压力容器焊工证，并且培养焊工严格执行工艺纪律的习惯，这样才能使焊工水平及施工质量不断提高。

（三）、焊接技术人员是石油化工建设的重要技术力量，施工过程中，焊接技术人员必须在焊接现场，随时解决出现的各种技术问题，并且借助实例对焊工进行技术指导和协调解决设备工具、材料等与焊接有关的各种问题,确保焊接质量。

二、管道焊接方法和工艺

（一）、焊前技术的准备工作

在焊接之前编制压力管道焊接作业的指导书，来进行填写焊工工艺卡和焊接工艺评定。焊接技术人员应该依据工程的具体施工内容来看，编制焊接作业指导书，拟定其技术措施，制定出最佳的焊接方案。

（二）、管道焊接的方法

管道焊接所采用的是氩弧焊打底，电弧焊盖面，这样就可以获得良好的焊接接头，且返修率低，对于保证工程质量来说相当有利。电弧焊也就是手工电弧焊，是利用工件间与焊条产生的电弧热将金属熔化的一种焊接的方法，电弧焊是一种适应性很强的焊接方法，可以在野外高空或是室内进行仰、立、横、平全方位的焊接，是压力管道焊接中的主要的焊接方法。

（三）、管道焊接的工艺

1、焊缝焊接

在其过程之中，设有专人来进行记录，对每个焊缝的材质及其管道的相关规格，在焊接过程中的姓名、焊工编号、时间、电流以及电压、外界温度，焊前预热及焊后热处理进行一个详细的记录。在焊缝焊接完毕之后，对焊缝进行统一的编号，在每道焊缝处都加盖焊工钢印号，便于后期检查及对焊工来进行相关的考核。

2、盖面

该层是选用焊条的直径，根据焊缝的厚度来选用的。每根焊条收弧、起弧的位置必须要与中层的焊缝接头错开，禁止在中层焊缝的表面引弧，该盖面层焊缝应该是表面完整，与管道是圆滑过渡的，焊缝的宽度为盖过坡口两侧约位2mm，焊缝加强的高度为1.5到2.5mm之间，焊缝表面不可以出现熔合性飞溅、夹渣、气孔以及裂纹等等。不可以出现大于0.5mm的深度，且总长不大于该焊缝总长10％的咬边，在焊接完毕和清理熔渣之后，用钢丝刷清理其表面，并加以覆盖，避免在防腐前、保温的时候出现锈蚀。

3、中层施焊

在底部施焊完成后，清除熔渣和飞溅物，并进行一个外观上的检查，发现隐患必须磨透清除后重焊，母材与焊缝的交接处一定要清理干净。底层焊缝接头应和焊缝接头错开不小于10mm，该层选用焊条直径为Φ3.2，当管壁的厚度为9mm的时候，焊缝层数选用面、中、底共三层。中层焊缝厚度应为焊条直径的3到5mm之间，运条选用的是直线型，禁止在焊缝的焊接层表面引弧，该层焊接完毕之后，将熔渣、飞溅物清除后进行检查，发现隐患一定要在铲除之后进行重焊。

4、打底

选用氩弧焊来打底，由下往上的施焊，点焊起、收尾处可以用角磨机来打磨出最适合接头的斜口。整个底层焊缝必须要均匀焊透，不得焊穿。氩弧打底一定要先用试板进行试焊，检查氩气是不是含有杂质在。氩弧施焊的时候应该将焊接操作坑处的管沟用板围挡。

三、石油化工建设中常用焊接工艺和方法及焊接材料

石油化工工程使用的金属材料，往往要求具有高温强度，低温韧性，耐腐蚀性以及其它一些基本性能，并且焊接后仍需要保持金属性能，常用的金属材料有低碳钢、中碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢等焊接，这些金属的结构焊接，有的采用以往的常规焊接工艺，有的需采用特殊焊接工艺，并对于不同气候特点，环境以及介质也都有不同的要求。

（一）、碳钢的焊接工艺和方法及材料

石油化工常用的低碳钢主要用Q235、20#、20g、20R等，在装置施工现场焊接时，一般采用手工电弧焊，对于要求严格的管道采用氩弧焊封底,手工电弧焊盖面的焊接方法。在环境温度低于0℃时，根据板厚采用相适应的预热温度，中碳钢有35#、45#钢,焊前一定要烘干焊条，焊件进行预热,一般预热温度为150~250℃，局部预热时，预热的范围为焊缝两侧150~200mm,严格控制层间温度。

（二）、低合金钢焊接工艺和方法及材料选择

石油化工常采用低合金钢16Mn和16MnR，在管道现场，焊接时采用氩电联焊，要求焊缝与母材等强度的焊件，选用等强度的焊条，不要求强度焊件，则选用强度稍低的焊条，尽量使用低氢型焊条，在低温下焊接时采用预热，保证焊缝两侧100mm范围的温度达到预热温度，特别焊接大厚度、大刚性的结构时，焊前预热温度也可以提高，焊后不进行热处理的设备，结构预热温度也偏高一些。多层焊接时，保持层间温度不低于预热温度，但是要避免层间温度过高而造成过热。

（三）、耐热钢焊接工艺方法及材料选择

常用的耐热钢有珠光体耐热钢12CrMo、15CrMo、12CrMoV等，奥氏体耐热钢1Cr18Ni9Ti；马氏体耐热钢Cr5Mo、Cr9Mo等。珠光体耐热钢焊接，焊前对焊件进行预热，焊接过程中，保持焊件温度低于预热温度，要一次焊完焊口，焊后使焊件缓冷，并且高温回火,选用化学成分及性能与母材相当的低氢焊条，12CrMo选用R202、R207，15-CrMo选R307，12CrMoV选R317奥氏体耐热钢焊条时，应采用小电流，高速度焊接来减少过热。

（四）施焊程序（合金钢焊接工艺）施焊程序如图1所示。

（五）、 焊缝后热及焊后热处理

1、焊缝的热处理应在焊缝外观检查和无损检测完成并合格后进行。

2、 焊缝焊接完毕后如不具备热处理条件立即进行300~350℃、＞1h的后热并保温缓冷，条件具备时及时进行焊缝热处理。

3、若焊后立即进行热处理，则不必进行后热，否则应按照焊接工艺卡的要求进行后热。

4、热处理采用电加热方式，加热器及保温层的固定位置如图2所示。热处理时DN≤12″焊缝应至少安放一支测温热电偶，DN≥12″焊缝应至少上下各一支测温热电偶，热电偶应在检定有效期内。300℃以下升降温速度不限，但降温时应待冷却至常温后方可拆除保温层。

图1施焊程序示意图

图2 加热器及保湿层的固定位置

5、热处理后的焊缝均需进行硬度检测，检测部位为焊缝、两侧热影响区、两侧母材，合格标准为HB

1）、热处理工艺参数见焊接工艺卡。

2）、热处理后的焊缝应挂标示牌,表明热处理合格。

四、焊接质量的检验

（一）、焊接前检验是原材料检验，包括基本金属与焊接材料，在焊前，查明它们的牌号、类型和性能，必要时还须进行质量分析，机械性能实验及可焊性试验，焊条必须是烘干干燥过的,各项指标都合格方可使用，构件和新材料焊接时，焊前应进行必要的工艺性能试验。

（二）、焊道层间检验、着色检查、打磨检查。

（三）、焊后外观检查，外观检查要发现表面缺陷，随焊随检查，随修补，压力试验，气密试验。

（四）、最终焊接接头的无损检验，根据规范及时进行射线探伤，超声波探伤,磁粉探伤，着色探伤，硬度探伤，金相组织测试。

五、前景展望

工程建设不断发展，标准也不断提高，中国正在与国际标准接轨，这就要求焊接工作人员适应新的标准，加强对焊工的焊接技术的培训，养成严格执行工艺记录的习惯，也要提高焊接工程师的水平，同时不断研究和推广应用新的焊接技术，也发挥好焊接技师，高级焊接技师的作用，缩小焊工与焊接工程师的之间距离，减轻焊接工程师的负担，以便有更多的时间推动焊接技术的发展。让我们共同努力，把新的焊接技术应用于、服务于石油化工建设，为祖国的强大尽我们每一位焊接技术人员的职责。

总之，石油化工管道的安装，由于石油化工管道介质种类繁多，多数介质是易爆易燃且有毒有害的物质，因此对焊接质量的要求相对较高；又是因为设计施工环境差、工期紧张、费用控制等方面的限制，在质量控制方面的不利因素是较多的，使得管理的难度加大。为了保证工程的质量，首先指定好焊接工艺，并且对焊接的过程进行严格的控制，从而保证整个工程的质量，这也是各个施工单位在今后施工过程之中的质量控制重点。

参考文献:

[1]包海平. 石油化工管道焊接工艺和焊接质量控制[J]. 广东科技,2011,02:56-58.

管道焊接技术范文第4篇

概述

近年来,PE燃气管道由于其显著的优良性能，在城市管网建设中使用日益普遍，为保证PE燃气管道的安装安全质量，焊接技术十分重要，PE燃气管道系统焊接技术的优劣，直接关系到燃气管网络的运行效果和使用寿命，其中接口的连接质量至关重要。因此了解和掌握有关PE管焊接的方式特点及优越性是十分重要的，

PE管的特点及应用范围

1、PE管的特点

PE管的原材为聚乙烯，它是一种高分子量的有机合成材料。PE管一般采用中密度和高密度聚乙烯，PE管应用于燃气输送的优势为：

耐腐蚀。聚乙烯是惰性材料，除少数强氧化剂外，可耐多种化学介质的侵蚀，不需要防腐层，特别适用于酸、碱性土壤的敷设。

密封性好，不泄漏。PE燃气管道主要采用熔接连接（热熔焊接或电熔焊接），本质上保证接口材质、结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化。

韧性、挠性好。PE燃气管是一种咱主韧性的管材，其断裂伸长率一般超过500%，局部震动不会引起全部管子的震动，抗震性很强。

流通能力大。较高的输送能力，减少了管路的压力损失和输送能能耗，经济优势明显。

PE燃气管道具有良好的抗刮痕能力和良好的抵抗快速裂纹传递能力。

重量轻，安装施工方便、快捷。

使用寿命长，可达50年以上。

2、PE管的应用范围

PE燃气管包括SDR11、SDR17.6两个系列。SDR11系列宜用于输送人工煤气、燃化石油气（气态）；SDR17.6系列宜用于输送天然气。PE燃气管道主要适合于压力等级小于0.4MPa的城市中低压管网。另外，由于D250以上的大口径管道的综合造价与钢管相比，没有突出优点，因此大口径管道一般采用钢管。

PE管的焊接

PE燃气管道系统焊接技术的优劣，直接关系到燃气管网络的运行效果和使用寿命，其中接口的连接质量至关重要。PE管的接口采用热熔和电热熔连接，成本上是热熔低于电热熔，而质量上是电热熔优于热熔。因此掌握有关PE管焊接的方式十分重要的。

（一）、聚乙烯燃气管道的熔接机理聚乙烯是一种高结晶度的聚合物，这种聚合物随温度的变化可分成三种状态：结晶态(坚硬固体)、高弹态(橡皮状弹性体)、粘流态(粘流体)。(1)结晶态；聚合物大分子链和链段被冻结，分子失去活动能力，在受外力作用时，只能产生瞬间变形，外力除掉后可恢复原状，是材料的正常使用状态。(2)高弹态：聚合物分子开始具有活动能力，但整个大分子链仍不能运动，在外力的作用下能产生较大变形，外力解除后仍能缓慢恢复原状，此时聚合物的弹性模量大大降低，力学性能变差。(3)粘流态：聚合物分子间距离增大，大分子的活动能力增加，发生了整个分子重心位移，而产生流动。在外力作用下整个大分子链间相互滑动而产生变形，使长链分子重新重叠和缠结，这种变形是不可逆的，在温度降低后，除掉外力其长链大分子间依然可以保持这种重组状态。聚乙烯管的熔接是在聚合物的粘流态下进行的，一个完整的熔接过程要经历卜述三种状态的转变。要获得一个合格的接口，必须满足的基本条件是：①熔接界面必须是干净、干燥的，以免影响界面分子间的相互缠结。②合理的加热温度和加热时间，以保证获得足够粘流态的融质。③合适的外力，可以加剧分子变形，使两界面的分子能充分的缠结。电熔连接时其能力是靠融质的融涨获得，无需人为施力。热熔对接时，外力是人为施加的，压力过小，界面间长链分子无法充分变形，无法重新重叠及缠结；相反对接压力过大，粘流态的融质被挤出熔接界面，使界面问的介质大都处在高弹态形成假焊。

（二） 聚乙烯管道的连接方式

聚乙烯一般可在190℃-260℃范围内被熔化(不同材料牌号的熔化温度一般亦不相同)，此时若将管材(或管件)两端熔化的部分充分接触，并保持适当的压力，冷却后便可牢固地融为一体。热熔对接是通过专用连接板被加热到210℃后，使熔接管线的两端通过加热板加热熔化，抽出加热板的同时迅速将两端贴合，通过机具保持一定的压力，冷却后达到连接的目的。电熔连接是采用专用的电熔焊机，控制流过管件内埋设的电阻丝中的电流管使管件合理发热，加热管件与管材的连接界面，经过一定时间的熔融达到熔接目的。电熔接口方式操作简单，人为因素少，可靠性高，但管件价格较高，接口成本高(大口径管材尤为明显)。由于PE管系SDB的方式加工管材，随着管径增大，壁厚增大；管径减少而壁厚减少。特别是D＜110mm管径的燃气管其壁厚较小，采用热熔对接的可靠性较差。综上所述，对于D≥110mm时采用热熔对接(在特殊需要时采用电熔连接)；D＜110mm时一般采用电熔连接。PE燃气管输送的燃气是带压力的易燃、易爆的危险性气体，所以施工中除管材管件的质量需要认真检查外，连接质量的好坏也是工程质量的基本保证。目前对于PE燃气管的连接质量检查，除了外观检查和强度试验，气密性试验外，尚无更可靠的质量检验手段，因此，有必要仿照钢制管道焊接工艺评定的方法，对PE管连接工艺进行焊接工艺评定来验证施工单位是否有能力焊出符合《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63-95)和产品技术条件所需要的连接接头。

（三）、PE管连接工艺1、 电熔连接工艺参数①连接机具PFSA全自动电熔焊机，电源电压220V，额定功率40kW，输出电压39.5V。②焊接加热时间：电熔套筒D90 120S；D63 75S；D40 70S；电熔变径D110／90 210S；D90／63，180S；D63／40，210；电熔弯头90 D90 1208S；90 D63 655S；90 D40 70S；45 D90 120S；45 D63 758S电熔三通D90 1205S；D63 705S；D40 1105S③冷却时间查管件上条码标注。

2、热熔对接工艺参数

热熔对接工艺参数如表1所示。

表1热熔对接工艺参数

对接机 管材外径D（mm） 加热温度（℃） 加热时间 对接压力（MPa ） 冷却时间（min） 冷却压力（MPa）

PBF250B 250 210±10 3分8秒 2.2 28 2.2

200 210±10 2分50秒 1.4 24 1.4

160 210±10 2分21秒 0.9 20 0.9

110 210±10 1分43秒 0.45 14 0.45

PBF250 250 210±10 3分8秒 4.45 24 2.85

200 210±10 2分50秒 2.85 28 4.45

160 210±10 2分21秒 1.85 20 1.85

110 210±10 1分43秒 0.9 14 0.9

PBF160A 160 210±10 2分20秒 2.2 20 0.2

110 210±10 1分43秒 1.05 14 1.05

3、性能测试要求

（1）电热熔焊接

剥离试验：脆性破坏的起始破裂长度≤2／3L；

静液压试验：20℃，9.0 MPa，韧性破坏时间>100h，焊口无渗漏；

80℃，4.0MPa，韧性破坏时间>1000h，焊口无渗漏。

（2）热熔焊接

拉伸试验：延性破坏，断裂强度≥19MPa。

静液压试验：20℃，9．0MPa，韧性破坏时间>100h，焊口无渗漏。80℃，4．0MPa，韧性破坏时间>1000h，焊口无渗漏。

4、 安装质量的保证热熔对接D250、D160、电熔连接D90、D63四种焊接件，根据合格的焊接工艺制定了PE管的连接工艺指导书并指导现场施工，以获得满意的连接接头。（四）、电热熔焊接

1、焊接原理

使用专用的电熔焊机，通过对预埋于电熔管件内表面的电热丝通电而使其加热，从而使管件的内表面及管材的外表面分别被熔化，冷却到要求的时间后而达到焊接的目的。

2、焊接步骤

(1) 清洁管材连接面上的污物，保持切口清洁；

(2) 标出管材插入深度，刮除表面氧化层，使管材能轻松插入管件内，但管材与管件之间的配合间隙不能太大，以管材不能与管件自动脱离为准；

(3) 将管材固定，使管材和管件处于同一个轴线；

(4) 将电熔焊机导线插入管件的电极保持牢固；

(5) 选择条码扫描或手工操作输入焊接参数，并确认其准确；

(6) 开始焊接，并观察“观察孔”的冒料情况；

(7) 等待冷却时间结束，拔掉导线，焊接完成。

注意事项：在焊接时及焊接完成后的冷却时间不得移动管件且不能在管件上施加任何压力。

3、 外观检验要求

接触：管材端面接触到电熔管件内部挡圈；

中心：管材与管件中心重合；

观察孔：观察孔中的物料完全顶出。

（五）、热熔焊接

1 、 焊接原理

PE是一种热塑性材料，一般可在190～240℃之间的范围内被熔化(不同原料牌号的熔化温度一般也不尽相同)，此时若将管材两端熔化的部分充分接触，并施加适当的压力，冷却后便可牢固地融为一体，从而达到焊接目的。

2、焊接步骤

(1) 调节加热板温度至焊接工艺要求的范围(210+10℃)之内；

(2) 用洁净的棉布将加热板擦干净：

(3) 调试拖动压力，算出焊接管材的熔焊压力；

(4) 将两段待焊管材在焊机上同时夹紧，并保证端面对齐；

(5) 将加热板就位，使管材两端面和加热板紧贴，并施加一定的压力，同时开始第一阶段的计时；

(6) 待翻边高度达到工艺要求时，使施加的压力保留到拖动压力，同时开始第二阶段的计时；

(7) 时间达到工艺要求时，拨动进给手柄，松开两端管材，取出加热板；

(8) 迅速闭合管材，当压力升至熔焊压力时开始第三阶段计时；

(9) 观察翻边情况，卸压，冷却计时开始；

(10) 冷却结束后，拆卸夹具，焊接结束。

3、 外观检验要求

环口均匀光滑，无划伤的缺陷，错边量小于壁厚的10％。四、影响焊接质量的因素

1、直接因素

a. 焊工的技术不熟练，影响了焊接质量。

b. 从连接部位剖切面分析，管道连接时，氧化层刮削不够彻底。

c. 管段连接端面切割不整齐，端面空隙较大，导致熔融压力不足。

d. 焊接冷却过程中，可能受到外力扰动。

e. 套筒内壁熔融料中有气孔，焊接部位在焊接前曾被污染，有脏物或水分存在。

f. 管道焊接未采用夹具，未完全对中。

g. 虽然观察孔指示针已冒出，但仍有可能是焊接时间不够，导致未熔透。

h.使用发电机，导致焊机电压不稳定，焊接质量受到影响；或者接入的电源虽然是市政电，但是接入点较远，电压过低，焊接质量受到影响。

i. 焊机本身质量存在问题，电压不稳定，输出电流过小。

2、间接因素

a.焊接时焊机所处环境变化，如阳光直射、阴雨天气、周围环境潮湿等。

管道焊接技术范文第5篇

【关键词】含硫介质；集输管道；管道焊接

1. 引言

（1）某储气库群集输管线设计压力较高（最高达42MPa），部分设计参数世界范围内较为罕见，集输管道采用抗硫碳钢+缓蚀剂的方案进行气体输送，在国内外成功应用的先例也较少。在焊接环节面临着焊接工艺评定标准、焊接工艺选择、抗硫焊材选取等没有成熟经验可借鉴的困难。

（2）焊接是管道施工中的重要环节，其质量高低对管道运行安全关系紧密，合理选择焊接方案尤其重要。天然气中的H2S会导致管道硫化物应力开裂（SSC）和氢致开裂（HIC），且含硫天然气有毒性，管道腐蚀穿孔可能造成严重事故，直接威胁生命和财产安全。因此，对此类管道需采取有针对性的焊接方案来确保焊接质量，从而保证整个工程的安全性。

2. 焊接方案的确定

对输送酸性天然气管线的质量要求比输送净化气的管线更严格一些，因此在焊接之前从焊接工艺试验评定到焊接规程制订、焊工考试，都要考虑金属材料的敏感性问题。在该类管道焊接过程中，除了考虑满足常规力学性能外，还需对其耐腐蚀性能进行重点研究，以通过标准氢致开裂（HIC）和硫化物应力腐蚀开裂（SSC）实验为最终合格判定标准。

2.1焊接工艺的选择。

2.1.1根焊。

（1）该储气库群集输管道具有管径小、壁厚大的特点。根据厚壁管道的施工需要，并结合国内现有的技术，可选择的焊接工艺有手工电弧焊、氩弧焊和氩电联焊，因为氩弧焊从喷嘴中喷出的氩气有冷却作用，因此焊缝热影响区窄，热输入集中，焊件变形小，是厚壁钢管打底的最优选择，故本工程集输管道采用氩弧焊打底。

（2）焊缝根部除金属性能较差之外，表面形状也不规则，熔合不透的根部呈“V”或“M”形，这些形状的尖端部位半径很小，应力集中又最不容易检查到。焊缝根部位于管内壁又直接接触酸性天然气，因此保证焊缝质量重点在于保证焊缝根部的焊接质量。

2.1.2热焊、填充和盖面。

自保护药芯焊丝半自动焊技术，主要用于热焊、填充和盖面，是目前管道施工中最为常见的焊接工艺，具有焊接效率高、焊缝成形好、抗风能力强、适合野外作业等优点。但实践中，也会受其它因素的制约：现场焊接时常采用纤维素焊条、自保护药芯焊丝等含氢量高的焊材，线能量小，冷却速度快，会增加冷裂纹敏感性，需要采取必要的措施（如焊前预热）；现场焊接位置一般为水平固定或倾斜固定对接，包括平焊、立焊、仰焊、横焊等焊接位置，对于厚壁管因焊接应力的作用焊口根部容易产生裂纹缺陷，管径小焊工在施焊时焊条角度变化较快，焊接电流、电压变化大，掌握起来有一定难度，很容易产生焊接缺陷，因此大壁厚小管径的管道焊接对焊工的操作技能提出了更高、更严的要求。

2.1.3上向焊与下向焊的选取。

与上向焊工艺相比，下向焊工艺的特点是：焊接速度快，生产效率高；焊接质量好，向下焊电弧吹力大，穿透均匀，焊缝根部成形饱满；操作技术单一，易于掌握。但下向焊工艺的焊层较薄，随着管径减小、壁厚增加焊道层数迅速增加，焊接时间与劳动强度加大，其优点也难以体现。针对集输管道管径从114.3～323.9mm、壁厚从10～30mm不等的情况，推荐DN≤200mm的管道采用上向焊，DN>200mm的管道采用下向焊。

2.2焊接材料的选取。

（1）按药皮性质可将焊条分为酸性和碱性两类。药皮中含有大量酸性氧化物（TiO2、SiO2等）的焊条称为酸性焊条。药皮中含有大量碱性氧化物（CaO、Na2O等）的称为碱性焊条。为保证焊接质量，酸性天然气管道焊接应尽量选择超低氢型碱性焊条，与酸性焊条比较碱性焊条的优点见表1。因其熔渣属碱性，氧化性极低，对去氢和脱硫有良好的效果，不易在焊缝中形成残留物，焊缝组织良好，综合力学性能优越。

表1碱性焊条的优点

优点 原因

机械性能好 碱性焊条的机械性能好，特别是塑性、韧性好。

脱硫能力强 碱性焊条含锰量高以及药皮中的CaO成分，使其脱硫能力强，焊缝金属中有害元素S含量较低，焊缝接头热裂纹的倾向小。

脱氧能力强 当氧溶入金属中，形成的氧化物以点状存在于金属中，或者以细小网状存在于金属结晶边界线上，这些夹渣物将严重影响接头的塑性和韧性，碱性焊条含有硅铁、钛铁，因而其脱氧能力强，氧化物夹渣气孔少。

低氢型 当氢以原子状态溶于金属中，氢原子进一步结合变成氢分子压力要增到30MPa。金属溶入氢能提高屈服点，但要严重地降低延伸率及断面收缩率。在低温状态下，塑性、韧性降低更明显，在焊接试件拉伸试验中，断面上出现的“白点”，人们称它“鱼眼”，就是氢白点。碱性焊条药皮中有CaF2，它能避免氢溶于金属中，使接头金属中含氢量降低。碱性焊条药皮的去氢作用，使得焊接接头含氢量很低，故碱性焊条又称为低氢型焊条。