一种天然气管道焊接施工方法与流程

本发明涉及天然气管道焊接技术领域，具体是一种天然气管道焊接施工方法。

背景技术：

天然气是指自然界中天然存在的一切气体，包括大气圈、水圈、和岩石圈中各种自然过程形成的气体，天然气在输送时需要用到管道，管道在架设时需要用到焊接来组装。

但是目前天然气管道焊接没有对其焊接后的残余应力进行消除，从而使得残余应力对管件的刚性和承载力造成影响，容易出现脱焊现象，同时没有采用定位焊，无法对管件焊接进行定位，从而因高温导致形变的问题。因此，本领域技术人员提供了一种天然气管道焊接施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种天然气管道焊接施工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种天然气管道焊接施工方法，包括以下具体步骤：

s1、管件预处理：选用两根外径误差范围在-0.1％～+0.2％之间的管件；距离管口50mm处进行除锈，使其表面呈形金属光泽；管口位置需打磨坡口组对，同时在1.5～2.0mm内钝边打磨；

s2、管件固定、预热：通过辅助定位工装将管件固定，同时采用加热设备对管口100mm范围内进行局部预热；

s3、管件焊接：首先通过定位焊对管口进行固定，其次采用氩弧焊对管口内侧进行封底焊接，最后采用手动电弧焊依次对管口焊接区进行填充焊和盖面焊；

s4、热处理：以焊缝为中心在焊缝两侧均缠绕加热板，采用三个热电偶沿管件径向各120°方向安装，确保热电偶的头部靠近焊缝影响区并紧贴在管件表面，同时在管件的外表面包裹保温棉进行保温，通电后加热板开始加热，加热后进行恒温保护和降温处理，冷却后敲掉焊区表皮完成整套焊接工序。

作为本发明再进一步的方案：所述s1中坡口的开口宽度为12mm～15mm，且坡口间隙确保在1mm～3mm之间，同时管口外端不得有大于0.5mm的凹坑损伤。

作为本发明再进一步的方案：所述s2中的加热设备采用火焰预热器、喷灯、履带式加热器或绳式加热器中的任意一种，预热温度保持在120～180℃。

作为本发明再进一步的方案：所述s3中定位焊焊点不得少于四点，均匀分布于管件的12点、3点、6点以及9点钟方向，且定位焊的长度保证在15～20mm、高度2～4mm，同时不得超过管件壁厚的2/3。

作为本发明再进一步的方案：所述s3中氩弧焊的焊丝直径为2～2.5mm，且氩弧焊的电流、电压以及气体流量参数分别为80～100a、12v、8～10l/min。

作为本发明再进一步的方案：所述s4中的保温棉采用硅酸铝纤维材质的构件，且保温棉的尺寸为50×600mm。

作为本发明再进一步的方案：所述s4中的加热的热率采用170℃/小时，加热至260℃以上时，采用180×25/t(℃/h)，保温时间为t/25h，降温速率采用230×25/t(℃/h)，250℃以下可自然冷却。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明原理简单，操作简便，通过预热配合热处理可以有效的降低管件焊缝区域的残余应力，提高了管件焊接区域的整体承载力，避免因温度导致管件产生热裂纹和冷裂纹的问题，保证了管件输送天然气的安全性，同时提高了管件的刚度，避免在低温下出现脆断的问题，通过定位焊可以对两个管件进行固定，避免在焊接时因温度导致整体发生形变的问题，保证管件的平整性。

附图说明

图1为一种天然气管道焊接施工方法的步骤图；

图2为一种天然气管道焊接施工方法中周向应力检测数据图；

图3为一种天然气管道焊接施工方法中轴向应力检测数据图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1～3，本发明实施例中，一种天然气管道焊接施工方法，包括以下具体步骤：

s1、管件预处理：选用两根外径误差范围在-0.1％～+0.2％之间的管件；距离管口50mm处进行除锈，使其表面呈形金属光泽；管口位置需打磨坡口组对，同时在1.5～2.0mm内钝边打磨；

s2、管件固定、预热：通过辅助定位工装将管件固定，同时采用加热设备对管口100mm范围内进行局部预热；

s3、管件焊接：首先通过定位焊对管口进行固定，其次采用氩弧焊对管口内侧进行封底焊接，最后采用手动电弧焊依次对管口焊接区进行填充焊和盖面焊；

s4、热处理：以焊缝为中心在焊缝两侧均缠绕加热板，采用三个热电偶沿管件径向各120°方向安装，确保热电偶的头部靠近焊缝影响区并紧贴在管件表面，同时在管件的外表面包裹保温棉进行保温，通电后加热板开始加热，加热后进行恒温保护和降温处理，冷却后敲掉焊区表皮完成整套焊接工序。

s1中坡口的开口宽度为12mm～15mm，且坡口间隙确保在1mm～3mm之间，同时管口外端不得有大于0.5mm的凹坑损伤。

s2中的加热设备采用火焰预热器、喷灯、履带式加热器或绳式加热器中的任意一种，预热温度保持在120～180℃。

s3中定位焊焊点不得少于四点，均匀分布于管件的12点、3点、6点以及9点钟方向，且定位焊的长度保证在15～20mm、高度2～4mm，同时不得超过管件壁厚的2/3。

s3中氩弧焊的焊丝直径为2～2.5mm，且氩弧焊的电流、电压以及气体流量参数分别为80～100a、12v、8～10l/min。

s4中的保温棉采用硅酸铝纤维材质的构件，且保温棉的尺寸为50×600mm。

s4中的加热的热率采用170℃/小时，加热至260℃以上时，采用180×25/t(℃/h)，保温时间为t/25h，降温速率采用230×25/t(℃/h)，250℃以下可自然冷却。

实施例2：

按照相同步骤重复实施例1，不同于实施例1的是：s4中的加热的热率采用185℃/小时，加热至280℃以上时，采用191×25/t(℃/h)，保温时间为t/24h，降温速率采用245×25/t(℃/h)，275℃以下可自然冷却。

实施例3：

按照相同步骤重复实施例1，不同于实施例1和实施例2的是：s4中的加热的热率采用200℃/小时，加热至300℃以上时，采用202×25/t(℃/h)，保温时间为t/25h，降温速率采用260×25/t(℃/h)，300℃以下可自然冷却。

测试例：取材：普通焊接管件一个、实施例1焊接管件一个、实施2焊接管件一个以及实施例3焊接管件一个；

测试：将上述四个焊接管件的焊接处分别在20℃、100℃、150℃、200℃、250℃的环境中依次通过超声临界折射纵波法进行残余应力检测，得到附图图2和图3数据。

结合轴向应力和周向应力的检测图来看，可以很明显的看出普通焊接管件的数据波动较大，实施例1的应力波动较为平稳，只是在焊缝的中心处有超过100mpa的应力值，实施例2整体波动更加平稳，应力值全部控制在0-100mpa之间，实施例3的应力值最佳，处于0-80mpa，使得焊缝区域的残余应力达到最小范围，提高了管件焊接区域的整体承载力，避免因温度导致管件产生热裂纹和冷裂纹的问题，保证了管件输送天然气的安全性，同时提高了管件的刚度，避免在低温下出现脆断的问题。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。