摘要：本文主要是对管道半自动焊接技术的特点、焊接工艺选择的依据进行分析基础上，研究了半自动焊接工艺应用中常见的焊接缺陷类型，并针对这些不足提出了焊接工艺的优化改进建议，旨在为提高管道半自动焊接工艺应用质量提供有益的理论研究支撑。
关键字： 管道 半自动焊接 工艺缺陷 改进
进入新世纪以来，国家基础建设工程中对大口径长输管道建设的需求不断增加。过去传统的管道焊接主要采用的手工电弧焊技术，管道焊接质量受到焊条质量、电网电压变化、焊接现场环境变化、焊接工人的技术技能和身体精神状态等多种因素的影响，同时，手工电弧焊还因为焊条长度有限，会在连续焊接时产生短焊缝，焊缝的起弧点、收弧点多、焊渣多而难清理等问题，导致焊接质量难以保证，焊接施工生产的效率也不高。这与现代化油气长输管道的口径大、传输距离长、输送压力高等需求不匹配。因此焊接研究领域的学者们认为，半自动焊接工艺技术，是提高焊接工艺机械化、自动化、焊接质量、施工效率和劳动生产率的重要替代技术，在降低人工劳动强度，提高管道焊接施工时效上有很好的技术优势。
1 半自动焊接技术的类型特点
半自动焊接技术就是利用设备连续送进焊丝，而电弧运动仍由焊工手工操作的一种焊接技术。该技术使用的焊丝送进设备和焊接准备时间比较短，现场施工操作比较灵活，相比手工焊接质量会更加稳定可靠，能在全位置开展焊接，有效提高了现场焊接生产效率。半自动焊接技术目前主要有三种类型，分别是自保护药芯焊丝半自动焊接、药芯焊丝二氧化碳气体保护半自动焊、二氧化碳气体保护半自动焊接等。
二氧化碳气体保护半自动焊接。该焊接方法采用的焊丝为实心镀铜的实芯焊丝，利用纯二氧化碳气体进行焊接过程的完全保护，而焊丝并没有对焊接电弧进行保护，二氧化碳气体能在促进电弧稳定的同时，防止空气侵入，保护电弧和熔池。二氧化碳其他保护焊接时产生的是氧化性气氛，对油污、铁锈不敏感，焊缝中含氢量较少，但是会严重烧损熔敷金属中的合金元素，让焊缝中残留较高含量的硅元素和锰元素。短期过渡的二氧化碳气体自动焊具有二氧化碳气体对熔池的冷却作用较好，形成的熔池体积小，较容易控制焊缝、形成美观的形状，而且能使用在全位置进行焊接，焊接成品的射线探伤合格率较高的特点。但是也存在二氧化碳气体在冷却熔池的同时，让焊缝不容易熔合，导致焊缝弯曲试验时，熔合线会发生开裂的情况。因此短路过渡二氧化碳自动保护焊被有的外国公司明确限制使用。
药芯焊丝二氧化碳气体保护焊相比实芯焊丝二氧化碳气体保护焊的优势在于，熔敷金属的机械性能优良，焊缝融合性较好，溶滴过程在不同电流下，处于隔离过渡、细颗粒过渡或喷射过渡的状态。特别是小电流的药芯焊丝二氧化碳气体保护焊适用于全位置焊接，焊缝成形容易控制，外观光滑，焊接质量稳定，具有很好的抗风能力，因此在焊接施工单位广泛使用。
自保护药芯焊丝半自动焊接技术，是对技术水平要求较高的焊接方法。相比前两种半自动焊接机技术，该焊接方法的电弧吹力大，熔池深、熔敷效果好，产生的熔渣少而且容易清理，焊缝金属的机械性能指标较好，现场施工的效率高。特别是在管道全位置焊接中，面对焊道比较薄，焊接层次多的情况，后一道焊道能给前一道焊道良好的热处理作用，让焊缝的X射线探伤合格率进一步提高。
2 半自动焊接工艺的应用分析
在半自动焊接技术工艺应用中，需要做好合适的打底工艺，要求现场焊工的操作技能过硬，这样才能让管道焊缝质量得到保证。
具体的工艺应用分析如下：
管道打底焊接工艺。目前主要采用的管道打底焊接工艺有二氧化碳气体保护焊、钨极氩弧焊和纤维素手工电弧焊等。二氧化碳气体保护焊是最适于管道打底焊的焊接技术。这是因为二氧化碳气体对熔池有冷区作用，在短路过渡焊接时的熔池体积小就更容易受到控制。但是该焊接方法对管道的组队控制措施要求高，特别是在对口间隙、钝边焊接中，容易出现没有熔合、烧穿，或是焊透的情况。现场施工中要求焊接工人必须全神贯注进行工作，盯住熔池控制电弧始终保持在熔池上方燃烧，这样才能避免出现穿丝现象，不让焊丝穿透到管道里，形成异物，对后续管道运行带来安全隐患。钨极氩弧焊是管道打底焊接最有效的方法，特点是焊缝背面容易成形，熔池容易控制，但也存在着抗风能力差，对氢过于敏感，防护措施要求高，焊接效率不高等不足，因此主要应用在孔径小、管壁薄的管道施工中。
管道焊接的半自动填充盖面焊接工艺。该焊接工艺主要用到的半自动焊接方法是自保护药芯焊丝半自动焊接、药芯焊丝二氧化碳气体保护半自动焊、二氧化碳气体保护半自动焊接等。实心焊丝二氧化碳气体保护半自动焊的焊接速度比较慢，焊接厚度较厚，并需要从管道底部引弧向上来进行全位置焊接，导致熔池容易冷却、焊熔深度不够，焊缝的屈服强度和抗拉强度较高，冲击韧性和延伸率下降，熔合线在弯曲试验时容易发生断裂。因此实心焊丝二氧化碳气体保护半自动焊对于X60材料的油气长输管道焊接不是非常适用。自保护药芯焊丝半自动焊接中，没有增加外保护气体，主要依靠焊丝中的焊药在燃烧中产生的气体、熔渣等对电弧及熔池进行保护，焊接中电弧吹力较大，熔深较深，抗风能力好。焊接过程中，电弧采用自上而下进行焊接运行，焊接速度快、效率高，每层熔敷金属较薄，需要多层多道焊接。但是后一道焊道对前一道焊道有很好的热处理保护作用，让焊缝的探伤合格率得到了提升，因此是应用比较多的半自动焊接技术，主要缺陷是焊接材料价格高，用量较多。
3 半自动焊接工艺缺陷及预防措施
一是未熔合缺陷。该缺陷是指焊缝金属和母材之间，焊道金属和焊道之间存在着没有完全熔化结合的部位。该缺陷产生的原因是焊接施工之前预热没有达到要求，起焊接时温度不够，让焊道的起始阶段没有充分熔化导致不能有效熔合。或者是是焊接中电流量太小、焊接速度过快、焊丝摆动不到位，停留时间不够，导致热输入不足，焊接部位根部和层间出现未熔合的现象。改进的措施是严格执行焊接前的预热技术施工要求，在焊接开始时降低焊接速度，在母材局部温度提高后再进行焊接施工。严格按照要求控制焊接电流和焊接速度，合理调节焊枪角度，保证焊缝金属彻底熔化结合。
二是未焊透缺陷。该缺陷的表现就是焊缝金属没有有效贯穿焊接接头整体厚度，导致应力过于集中，形成焊接表面的裂纹。主要原因是焊工操作不当，焊丝发生角度偏离；管道结构角度不合适，焊接电流太小；焊接接头清洁不彻底，存在油污等。改进措施是提高管道焊接切口质量，施工中采用合适的焊接电流，有效控制焊丝角度，增强焊工的技能和责任心等。
三是气孔夹渣等缺陷。该缺陷主要是焊缝固化中出现密集气孔，或者是掺入了熔合金属的残留固化金属等。造成的影响是降低焊接接头的承载力，容易出现局部的腐蚀穿孔，导致管道泄漏事故。改进措施是彻底清理焊接区域表面，严格执行焊接预热方法、焊接电流和电压大小等施工要求，采用合理的焊接工艺参数，促进焊接熔渣的浮出。
管道半自动焊接技术目前在管道建设工程中应用较为广泛。在施工过程中要充分考虑焊接工艺的优势和不足，采用相应的施工保护措施，进一步提高焊接的质量和效率。
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