用纤维素下向焊焊条焊接大口径管道的探讨

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    某公司在苏州(中国—新加坡)工业园区多次中标承建工业园区的供排水管道工程，工程所用管材为Q235—A。最大管径1400，按原设计要求采用J422焊条进行焊接。为了保证根焊焊道的背面成型，应采用断弧法施焊。一道1400焊口根焊焊道用2.5h，需引弧、断弧6000～8000次。我们改用E6010纤维素下向焊焊条，仅需40～50min就可完成。  
    1　纤维素下向焊焊条药皮成分特点 
    1.1 纤维素焊条药皮中含有大量的纤维素(20%～50%)。而J422焊条药皮中几乎不含纤维素成份。 
    1.2　纤维素焊条具有较强的抗锈能力和抗潮性，只要包装良好，焊前一般不需烘烤。 
    2　纤维素下向焊焊条的工艺性能特点 
    2.1　电弧吹力大、熔透性好。纤维素焊条焊接时产生大量气体，所以电弧具有较强的吹力和熔透性。  + n6 F! R" ~5 f: [6 w- T. U
    2.2　电弧的移动方向自上而下，操作简单。  0 @4 i" Y5 h4 l8 Y# W
    2.3　焊接电流大。相同直径的焊条，所使用的焊接电流比上向焊焊条大10%～30%(表1)。  1 k& D+ w4 U9 h) ]+ ?9 q
表1　焊接电流比较(单位：A)  * y3 H5 I. \4 O# r! Z- ]
焊条直径  φ3.2     φ4.0        φ5.0  ! A9 q1 y4 ^6 o: ^
下向焊   80～140   100～170     140～220  
上向焊   75～115    95～140     130～170 　  
    2.4　焊接速度快。下向焊根焊焊接速度是上向焊断弧焊焊接速度的3～5倍，其它焊道的焊接速度是上向焊焊接速度的2～3倍。  8 X: T, {. h9 O' R
    2.5　焊道层数多。下向焊由于焊接速度快，焊道厚度较上向焊薄，相同焊件的焊接层数约为上向焊焊接层数的1.5倍。  % x9 p) Z# s$ P4 F* @4 g0 q. e* V
    2.6　焊条直径大。相同壁厚的焊件下向焊使用的焊条直径是上向焊焊条直径1.2～1.3倍(表2)。 
表2　焊条直径比较(以10mm壁厚钢管为例)  ! u/ L' K6 i, g8 @) h+ @
焊条名称 根焊道 热焊焊道 填充焊道 帽焊道  
下向焊焊条 φ4.0 φ4.0 φ4.8 φ4.8  
上向焊焊条 φ3.2 φ3.2 φ4.0 φ4.0   & `) v. g+ ?" N0 p5 u
    2.7　焊接线能量小。虽然相同壁厚钢管下向焊采用的焊条直径和焊接电流均比上向焊明显增大，但其焊接速度增加的更多，所以焊接线能量要小。  " {0 u2 N/ A; u e/ r* g
    3　纤维素下向焊焊道的质量特点  & b/ ~% u6 U0 f4 c* e
    3.1　成型质量 
    (1)根焊道及其背面成型良好。  : M0 ?' Q8 }: h7 U$ M2 a
    (2)帽焊道成型。下向焊每层焊道的厚度一般为2～3mm，焊缝余高通常为0.5～2mm，成型美观。  $ o) t7 @. Y1 l& Q% q4 `
    3.2　纤维素焊条焊缝内部质量(无损探伤质量)  * N% {. d4 X' o4 c* p& K6 b
    (1)药皮中含有大量的纤维素，焊接时产生大量的气体，能很好地防止空气的侵入，抗风能力较强 
    (2)有良好的工艺性能，操作引起的缺陷较少  * T5 A1 }4 Z$ k) d+ P# N+ U
    (3)焊道层数多，每层厚度小，焊接缺陷少  $ P2 U- S! v& c
    (4)焊条具有较强的抗锈能力和抗潮性  / @$ b Q I2 R
    由于上述原因，纤维素下向焊焊缝具有较好的内部质量，容易通过无损探伤检查。 
    3.3　焊缝力学性能特点 
    由于纤维素下向焊焊条的工艺特点，焊缝组织细小，加上焊接速度快、焊接线能量小，焊缝热影响区也就很小，所以焊缝和焊接接头的力学性能较好。我们已做了多项工艺评定，完全能够满足输油、输气和供排水等管道的焊接要求。 
    4　工程实例 
    中新苏州工业园区从太湖引水的管道直径φ1400，其它供排水管道直径为φ300～1000，部分管道采用承插口，其余是焊接口。该公司在此工程中成功地采用了管道下向焊技术焊接根焊，将管口坡口角度从60°～65°改为50°～55°，使根焊焊接速度提高了3～5倍。  - m% f9 ~$ ]/ S
    由于根焊焊接速度的加快和坡口横截面的降低(约为15%)。焊口的焊接速度提高了30%～50%。经无损探伤焊缝一次合格率达到了96%。 " G1 V4 J, M. g1 Q4 {