摘要：长输管道向着大口径、长距离、高压力、高钢级方向发展，焊接技术及相关设备、材料性能同步提高，与之相适应的管道焊接技术也在发生巨大变化。在长输管道焊接技术中，全自动焊接以其高效高速、质量稳定、操作简便、焊缝外观成形美观、内在质量状况稳定等优点，广泛应用于油气管道施工。近几年来，承压设备和压力管道因未熔合带来的安全事故时有发生，长输管道自动焊焊接质量检测技术也不断发展,许多标准对焊缝缺陷都做了非常严格的限制。
关键词：长输管道；大口径；焊接技术；质量检测；抑制措施
如果焊枪参数未调整好以及焊接速度过快，长输管道全自动焊根部可能产生边缘未熔合缺欠，特别是在第1次填充焊时，因自动焊是前后配置的双焊枪同时焊接，两层填充金属之间容易出现边缘未熔合缺欠。对于边缘未熔合缺欠，施焊前应彻底清理坡口两侧的杂物，充分做好各层清渣工作，同时加强观察母材两侧熔化情况。边缘未熔合缺欠的射线数字成像检测（DR）底片一般为单侧出现的；线状影像特征，若只进行常规的外观检查和射线检测（RT）很难发现。基于此，对此类边缘未熔合线性缺欠的射线检测（RT）底片进行研究，分析边缘未熔合产生的原因，并提出边缘未熔合的抑制措施。
1试验方法
试验采用改造的SERIMAXSATURNAX05全自动焊接系统，主要由1个电源分配箱、4个焊接电源、2个电气控制箱、2个送丝控制箱、2个双枪头焊接小车组成。焊接过程主要试验条件如表1所示，焊接过程采用双焊炬、根焊和热焊同步完成，填充一次完成两层填充焊道，填充盖面是双焊炬排道焊接。
2边缘未熔合缺欠
在项目全自动焊期间，进行不合格射线检测（RT）底片复查过程中出现了如图1所示的现象，图2中黑色虚线为射线俯视投影示意，灰色区域为根焊时由于送丝机构、导电构件等不畅导致偶尔的间断，使得焊丝送给量减少，造成局部焊缝宽度不齐的收腰形状，但焊接质量无影响，外观及片子显示不美观。早期认定图1中的黑色虚线缺陷为接近铜衬垫接触的熔池容易形成微凸在射线俯视下的投影，视为伪缺陷，只要打磨掉错边根焊微凸部分即可解决。后来经过大量试验研究发现该投影并非伪缺陷，假设黑色线型缺陷为熔池形成的微凸所造成，那么黑色线条应沿着焊缝边缘显示或在局部焊缝宽度不齐的部分断开，无任何线型影像。但以上情况并未发生，而是继续存在（图a中箭头所指处，图b中灰色线段上方的线段）。综上所述，此线型影像是边缘未熔合的线性缺欠。
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a底片
b底片示意
图1射线检测（RT）
对比错边非常严重的长输管道全自动焊缝的射线检测（RT）底片（见图3）发现，底片并无线型影像，可判断出根焊伪缺陷并非根部因错边造成的，而
是真实的边缘未熔合缺欠。
3边缘未熔合缺陷产生的原因
3.1焊偏
焊接时焊道偏离焊缝中心线，产生焊缝偏离。一是焊接前对焊枪的调整，自动焊焊接系统如图所示。理论上1、2枪及轨道都在同一个平面，只要1枪对齐焊缝，2枪自然对齐。焊接现场由于轨道安装到钢管上后焊枪不会与管口保持绝对齐平，会存在毫米级的偏差，所以每一道焊口前都应对焊枪进行微调（以1枪为基准点通过枪体与机体的连接构件调整2枪，使两枪形成的平面与焊缝对齐）。3~6点位置由于操作不便利，视线不便在空间垂直方位观察焊缝，会产生视觉误差，造成焊枪偏离焊缝。
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a理论状态b未调节前偏离焊缝c调节后和焊缝平齐
图2 焊接系统示意
二是焊接时左右摆动的误差造成焊道偏离焊缝中心。焊接中摆动偏离分为两种。焊接过程中工件间隙偏离设计值时，需通过手动微调节增加摆幅来弥补，摆幅增加过小会造成单边未熔合；摆幅增加过多会使坡口边发生内咬边，下一层填充将无法熔透此类内咬边，造成未熔合缺陷。
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图3 焊枪摆动示意
3.2打磨质量
焊完一层后打磨焊缝表面，打磨质量会影响下层焊接，当砂轮机清理出不规则的打磨痕迹时，再次焊接将无法熔透打磨痕迹，造成未熔合缺陷。
3.3缺陷层数及深度
合格工评试件宏观截面实线为焊缝截面轮廓；白色弯曲虚线为每层大致间距，根焊+填充共8层；黑色垂直虚线为根焊边缘投影的垂直界面（即RT片线型缺陷位置）；箭头/圆点所指为：根据黑色垂直虚线、各层交汇处、RT片所处的空间位置、截面的轮廓宽度等，推测这4处可能会产生未熔合缺陷。
3.4边缘未熔合缺欠产生原因确定
由上述分析可知，边缘未熔合缺欠主要是由于焊接时发生偏移所致。第1层为根焊，如果发生严重焊偏现象，根部会产生未熔合并伴随送丝不畅，使焊接无法顺利进行，此现象可排除；如果第1层发生轻微焊偏现象，因为双枪焊接1、2层是同时进行，由于焊接电流为200A以上且层间温度高至400℃，第2层也能将其熔透，从而消除第1层的轻微焊偏。此时，由于第2层坡口角度的延伸或其他因素的影响，焊偏将表现得比第1层更严重（双枪同步进行），造成第2层靠近坡口边上部产生夹角，并且此层所处位置较深，不易发现，所以第2层出现边缘未熔合缺欠的几率最大。由于坡口角度的延伸，5~8层投影到RT片上的位置不会紧靠根焊投影边缘或者重逢。即使存在偏移，在焊接第5层时也很容易发现，所以第5~8层出现边缘未熔合缺欠的可能性不大。综上分析，焊接过程中2、4处最易产生边缘未熔合。主要原因是焊偏所致，因为双枪前后同步焊接（焊接一次为两层焊缝），若1枪轻微焊偏，随着坡口角度的延伸2枪焊偏会表现得更加严重，加之焊接位置处于较深处，焊接完毕后不易被察觉，在新的层数焊接前未经打磨处理，最终形成单边边缘未熔合。此时RT片上线型影像会被误认为错边根焊微凸造成的伪缺陷，而实际是真实的边缘未熔合的线性缺欠。
4边缘未熔合缺欠的抑制措施
根据未熔合产生的原因，确保1枪在焊缝中心焊接，尽量减少偏移。焊工应同时观察1枪和2枪的行进位置，并迅速做出相应调整。若有可能，焊接时另外一人观察2枪辅助纠正，即在确定不偏时告知操作者此时的熔池形态。在1枪无偏移、2枪发生偏移且未及时调整的情况下，下一道焊接前应仔细检查焊缝两边夹角处是否存在隐患（尤其是上述疑点2处和4处），应将焊缝表面打磨圆滑过渡，及时处理隐患，确保焊接质量。其他原因造成局部坡口增宽后，应在遥控器上完成加减摆幅的微调补救。增加摆幅应适度，坡口处无咬边现象即可，确保成形圆滑过渡。通过上述措施，可以有效改善焊接质量，焊接一次性合格率达到98.5%以上，有效保证施工进度，提高焊接效率，降低生产成本。
参考文献
[1]李彦德，魏立明，王国臣，等.长输管道自动焊接设备及技术发展[J].电焊机，2017，47（9）：43-45.