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大口径钢管焊接工艺技术分析与应用

发表时间：2021/4/16 来源：《中国科技信息》2021年5月作者：宋文东、潘鸿涛、王卫国

[导读] 本文主要以笔者个人的工作经验及案例，探讨如何改进工艺提高大口径循环水钢管焊接质量的措施

中国石化胜利石油分公司地面工程维修中心现河维修服务山东东营宋文东、潘鸿涛、王卫国 257200

摘要：本文主要以笔者个人的工作经验及案例，探讨如何改进工艺提高大口径循环水钢管焊接质量的措施
关键词：改进；循环水钢管；焊接质量
        一、现状分析
        以往工程，循环水管的制作工程量最多只在3000吨左右，且管径一般只在2440mm左右，焊接大部分局限于手工焊接或手工焊+埋弧焊，成熟焊工相对比较多，且工期要求没有现在紧，工程定位相对比较低。另我们公司因为施工环境的特殊性，没有配置特殊的焊接工艺设备（全位置焊接机器手），工艺改进受到了一定的限制。最近几年火电工程上得比较多，工程要求工期比合理工期提前很多，焊接施工人员异常紧缺。该工程工期要求更紧，主厂房A排外及固定端一侧的文明施工均看着循环水管这个施工项目，还有该工程安全文明施工等方面要求特高。
        我们对以往工程循环水管制作采用的工艺及所需的作业时间、无损检测一次通过率、焊缝表面质量进行调查对照（以本工程中的循环水管制作为例，采用以往的工艺）。
表1循环水管制作作业时间、焊接质量综合调查表
       通过表1我们发现，采用第一种焊接工艺及相关的铆工工艺，所需作业时间为11.5天，无损检测一次优良率只有90%左右，第二种工艺方法作业也要有8天，无损检测一次优良率更低只有85%左右，相对来说焊接质量水平是不高的，因此我们必须选择更好的工艺，更有效的焊接方法，来缩短工期，提高焊接质量水平，从而达到工程定位要求。
        二、确定目标
        （一）制定目标
        经过小组成员多次深入分析探讨并结合目前的施工现状，制定出以下目标：
焊缝表面质量全面改观，无损检测一次优良率达到98%以上；
        （二）目标论证
        1、必要性论证
        循环水钢管双面埋弧焊接在我们公司没有成功先例，加固环连续平焊以往工程没有普遍采用，焊接质量好坏事关公司信誉，循环水管制作进度将直接影响到前期主厂房A排外及固定端两个区域的文明施工以及整个工程施工进度。
        2、可行性论证
        工程公司、分公司一向重视QC小组的活动，分公司不定期地对我们进行考核，公司总经理直接关注着QC成果的产生，并且本QC小组技术力量过硬、施工力量比较强，施工所需工器具、设备比较充裕，在全组人员的努力下，我们小组的目标一定能够实现。

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        三、原因分析
        我们小组成员集思广益，采用头脑风暴法（或集思法），对循环水管制作时采用以往施工工艺焊缝无损检测一次优良率相对低下、表面质量不高这个问题从“人、机、料、法、环”五个环节全面分析,查找原因，环水钢管制作焊缝无损检测一次优良率低下、表面质量不高的末端原因有14条
        1、新人多缺乏经验； 2、态度不端正，教育不足； 3、没有新工艺成功经验； 4、缺乏配套工艺设备； 5、机械损坏频繁，缺乏精心维护； 6、焊条质量不过关； 7、焊剂潮湿，反复利用次数偏多； 8、母材锈蚀太重； 9、工序统筹安排不当； 10、下料不精确； 11、板端直边处理及钢管加固不当； 12、天气潮湿； 13、作业平台不稳； 14、场地不平整、布置不合理
        四、要因确认
        在总结出末端原因之后，小组成员对影响循环水钢管制作焊缝无损检测一次优良率低下、表面质量不高进行了全面探讨分析，列表对照，最后确认主要原因是：
       （1）没有新工艺成功经验（这里主要指循环水钢管双面埋弧焊接工艺及变立焊加固环为连续平焊加固环）；
       （2）缺乏配套工艺设备；
        五、制定对策
        针对上面的主要原因，小组成员制定出以下对策表，见表2
        表2高循环水钢管焊接表面质量、一次无损检测优良率对策表
        六、对策实施
        实施一、对于缺乏新工艺成功经验这个问题（这里的新工艺主要指循环水钢管双面埋弧焊接工艺及变立式焊接加固环为连续平焊加固环），因为以往手工电弧焊+埋弧自动焊这种工艺已经实现，需要重点突破就是第一道手工电弧焊变为由埋弧自动焊来完成，这个我们进行了分解，先进行单节管双面埋弧焊接，第一道采用衬焊剂法，第二道采用悬空焊，在焊接前根据不同的板厚进行多次焊接试验。然后将单节管组合成大节并安置好加固环，将之安放在转动托架上进行加固环焊接，将管件匀速转动起来，焊工相对固定进行加固环的焊接，加固环焊接完毕，将所有临时内撑杆打掉，检查管件椭圆度，确保其在10mm以内，接着将其转运至焊接转动托架上，将埋弧焊机机头通过悬臂式托架送达管内环缝处，外侧采用焊剂衬垫，进行焊接，管外侧焊缝采用悬空焊解决，从中我们也得出了一系列工艺参数。这个问题解决后，相应铆工工艺也得到长足改进，16mm以下板厚均不需要打坡口，坡口清理也没有手工焊时那么严格，只需清理掉表面浮锈便可，对口间隙允许范围很大，最大可以为5mm。能节约相当的人力、物力。
        实施二、对于缺乏配套工艺设备问题，我们利用现场有限的条件，经过PQCA循环，不断进行改进，终于解决了这个难题，形成了一个比较成熟的焊接流水线：一个是单节管转动托架及对应焊剂衬盒，第二个是管内环缝焊接时埋弧焊机头固定及焊剂托盘，第三个是加固环焊接，工件转动，焊工相对固定不动时，利用转动托架的转动特性并自制辅助设施解决了这个问题，焊缝成型非常美观
        七、总结打算
        循环水钢管双面埋弧自动焊及变立焊加固环为水平连续焊接，常熟工程已全面利用，因为工期很紧，一些细节还有待改善，该工程所采用的双面埋弧焊接方法它的适用管径范围有一定的局限性，对于直径小于2米的钢管，特别是环缝焊接，上述方法很不适用，需要进一步改进方可使用，目前的方法建议只在管径大于2米的钢管焊接中采用。