1、淺議雙V坡口對接工藝管道一公司第一作業處 徐群成 于德飛 賈濤 摘要：介紹了STT氣體保護焊打底+自保護藥芯焊絲半自動焊填充、蓋帽工藝的特點及焊接工藝，著重介紹了新型雙V破口對接技術的優缺點。關鍵詞：STT、藥芯焊絲、雙V坡口、半自動焊接1、前言西氣東輸二線管道工程是我國距離最長(上萬多公里)、口徑最大(1219mm)、管線鋼級最高(X80)、設計壓力最大(12MPa)的世界級的天然氣干線管道。西氣東輸兩條線的建成，將極大地緩和南方和沿線城市、尤其是長江和珠海三角洲地區的能源需求。2、我國管道主線路焊接方法及工藝現狀隨著管道工程建設技術的不斷迅速發展，管線建設和運行對安全性、經濟性、管線鋼的質

2、量參數、焊接質量、焊接效率和焊接技術水平都提出了更高的要求，同時，推動了焊接材料、焊接設備和焊接技術的發展，也推動了焊接工藝和焊接方法的更新和改進。從最初的纖維素下向焊、低氫下向焊，到90年代初的藥芯焊絲半自動焊再到今天的STT根焊、全自動焊，西方國家如：中東、俄羅斯已經普遍應用埋弧焊雙聯管技術。3、工藝特點西氣東輸二線工程東段半自動焊接機組主要采用的STT氣體保護電弧焊根焊+自保護藥芯焊絲電弧焊填充、蓋帽的焊接工藝。17標段半自動焊機組采用的是美國Lincoln公司生產的IM582 L10279型接電源，配IM586-B G3152型送絲機進行根焊作業，焊材為Boehler SG3-P 1.

3、2mm 實心焊絲；填充蓋帽采用的是Lincoln DC400焊機配L-23P送絲機，焊材為Hobart Fabshield X80 2.0mm 自保護藥芯焊絲。3、1 STT氣體保護焊STT氣體保護焊是一種以表面張力為主要熔滴過渡力的熔化極氣體保護焊。它采用獨特的波形控制技術，可以根據熔滴的不同過渡過程，自動調節焊接電流和電弧電壓波形。在整個焊接周期里精確控制經過焊絲的電流，從而達到電弧所需的瞬時熱量，同時解決了CO2氣體保護焊短路過渡飛濺大的技術難題，確保焊接電弧的穩定燃燒和有效控制焊縫成形。其具有以下優點：各層焊道焊完后基本上不需要打磨，節省了焊接材料和工時； 1）引弧容易，電弧燃燒穩定；

4、2）飛濺極小，焊接煙塵少，噪音小；3）焊縫成形美觀，焊接質量好； 4）精確的熱輸入控制可以減少焊接變形和燒穿；5）焊接成本較低；6）焊接速度快、焊接效率高；7）焊后不需清渣，節省了層間清理時間；8）容易操作；9）焊縫含氫量低，抗裂性能好。 3、2 自保護藥芯焊絲半自動焊自保護藥芯焊絲半自動焊的優點是連續送絲、生產效率高、焊接質量好，特別是自保護藥芯焊絲的焊接工藝性能優良，電弧穩定，成形美觀，能實現全位置(下向)焊接，抗風能力強，尤其適于野外施工，是近年來應用最廣的一種長輸管道焊接工藝。其坡口形式分為：傳統單V坡口對接，新型雙V坡口對接。其中雙V坡口對接技術是自西氣東輸一線試驗以來，再一次出現在

5、國內長輸管道工程施工中。4、雙V坡口對接工藝與單V坡口對接工藝比較4、1 雙V坡口對比單V坡口形式的優點（以1219*18.4mm鋼管為例）4、1、1 縮短施焊時間，提高工作效率圖1 單V對接推薦焊接層數圖2 雙V對接推薦焊接層數圖3 單V對接推薦焊接工藝參數圖1、圖2為西氣東輸二線工程東段焊接工藝規程的推薦焊接層數，圖3為西氣東輸二線工程東段焊接工藝規程的推薦焊接工藝參數。在施焊過程中，由于管壁厚、焊縫寬，單V坡口對接在第三、四遍填充時需進行排焊，同時蓋帽也需要排焊。而雙V坡口對接最大開口寬度比單V對接小4mm，從熱焊到蓋帽都不需要進行排焊。這相當于節省了3遍焊接量，每道口縮短了焊接時間20

6、-38分鐘，約占整道焊口焊接時間的26%-50%，極大地提高了工作效率。圖4 單V對接圖3 雙V對接假定條件:兩種對接形式的對口間隙均為 a=2.0兩種對接形式的鈍邊均為 b=1.5現場雙V坡口角度一般為30°和8°雙V對接最大開口寬度：L雙=a+2*(7-b)tan(30°)+2*（18.4-7）tan（8°）=11.555mm （1）單V對接最大開口寬度：L單=a+2*（18.4-b）tan(22°)=15.656mm （2）4、1、2 雙V坡口橫截面積小，也就是焊道體積小，從而節約焊材。經過計算，一公里節約焊材約18.5kg（按單公里85

7、根管84道焊口計算，焊材密度約為7.8g/cm3），相當于兩盤半自動焊絲的重量。經實際焊接總結單道口焊材消耗量約為6kg，即每公里節約的焊材可以多焊接3道口。參照圖3、圖4及4、1、1中的假定條件：1）雙V坡口對接的體積為： 圖5 雙V對接體積分解圖711.421.5V1V2V3V4lmnxyxylm圖5.1 雙V分解圖5.2 單V分解V2V1圖5.1中=591.1+1.5=592.6 m=591.1+7=598.1 n=609.5l m n都是該點到原點的距離m-l=5.5n-m=11.4為高階無窮小量則：V1=32715.63mm3同樣：V2=34753.45mm3V3= =52303.7

8、5mm3V4= =361169.54mm3V雙= 2V1 +2V2 +V3 +V4 =548411.45mm32）單V對接的體積為：圖5.2中l=591.1+1.5=592.6 m=609.5l m都是該點到原點的距離m-l=16.9為高階無窮小量V單1=218916.63 mm3V單2= =138802.1 mm3V單= 2V單1 +V單2=576635.36 mm3V差= V單-V雙=28223.91mm3可節省焊材：84×28.22391×7.8÷1000=18.5kg4、1、3 焊接質量方面STT氣保焊的自動化程度高，電弧自身調節作用強，焊接過程中電弧穩定

9、性好，人為干擾因素少。電弧可持續燃燒，整條接頭少，金屬組織致密，焊接質量穩定。同時STT氣保焊電弧氣氛氧化性強，對焊件表面油、銹敏感性低，焊縫金屬擴散氫含量低，大大提高了焊接接頭力學性能和抗裂性能。單V坡口蓋帽是雙道排焊，而雙V坡口蓋帽為單道焊，二者相比，雙V坡口蓋帽一次成型，焊道表面成型美觀，表面缺陷少。而進行排焊時極易出現排焊溝過深低于母材的現象。為了解決排焊溝深得缺陷通常采用的是在排焊溝上補焊，不僅表面美觀性差，且增加了工程量。 4、2 雙V坡口對接對比單V坡口對接的缺點 4、2、1 雙V坡口加工更為繁瑣 目前雙V坡口還沒有刀具模型，需要分刀坡口。在調節刀架位置時需要進過精密的測量。如果

10、兩個刀架重合較多，則在連接處出現凹槽；反之會在連接處出現“平臺”。 4、2、2 雙V坡口對接根部更易出現氣孔 在熔池金屬內部存在有溶解不了的或過飽和的氣體，當這些氣體來不及從熔池中逸出時，便隨熔池的結晶凝固，而留在焊縫內形成氣孔。CO2保護氣流對焊縫有冷卻作用，又無熔渣覆蓋，故熔池冷卻快，加之焊縫窄而深，氣體逸出路程長，增加了產生氣孔的可能性。經過實地考察和射線對比，遼河一建和管道三公司采用的RMD焊接技術能有效的減少根部氣孔的產生。5、結語STT氣保護半自動根焊，自保護藥芯焊絲半自動填充蓋帽工藝可以在最大程度上發揮兩種焊接方法的優點，不僅可以保證打底焊道的焊接質量，避免根焊清渣，又能發揮自保護藥芯焊絲半自動焊焊接速度快、質量好的優點。雙V坡