一种薄壁钢管的低焊缝余高的多丝埋弧焊焊接工艺的制作方法

本发明涉及钢管焊接
技术领域：
，特别涉及一种薄壁钢管的低焊缝余高的多丝埋弧焊焊接工艺。
背景技术：
：管道输送是一种大规模的石油和天然气的输送方式，其特点是经济、安全和不间断输送。为延长管道的使用寿命、保障管道安全运行，在钢管的外表面涂敷防腐材料是必不可少的。不同的管线，设计者根据不同的工况和服役条件，设计时可采用fbe、3pe、3pp等几种涂层形式。而钢管涂敷质量的薄弱环节大多在焊缝附近，主要表现为焊缝处涂敷厚度不足、焊缝两边的焊趾处的涂层与钢管结合不牢等问题。根据研究，如果能够将焊缝的余高控制在2mm以内或焊趾转角控制在150°以上，焊缝处的涂敷质量可以得到保证。对于壁厚大于15mm的钢管，要满足此要求，相对来说是比较容易的。然而用于连接长输管干线和最终用户的枢纽——城市管网支线，其用管直径偏小(一般口径在406mm-914mm之间)、壁厚偏薄，其主要壁厚范围大多分布在11mm-14mm之间。对于这类壁厚小于15mm的钢管，若按照常规的焊接工艺，要将焊缝余高控制在2mm以内，则变得相当困难。对于各涂敷厂而言，一般采用两种方法，一种是增加挤涂量，以确保焊缝处的厚度满足工程要求，但需要以大量消耗涂层材料为代价；另一种是打磨焊缝，可以满足涂层厚度要求而不增加材料消耗。但两者均不能有效解决焊缝两边与母材不能平滑过渡的问题，从而影响涂层与钢管之间的结合力而影响涂敷质量。对于钢管制造厂而言，为降低焊缝余高，目前普遍做法是，外焊前对打底焊缝进行清根，实践证明，对于降低余高而言，这个办法是可行的，但是气刨清根的操作，带来的是现场环境的恶化和工作效率的低化。这对于环保的今天，则又变得不可行。因此有必要研究解决薄壁钢管的低余高焊接技术问题，具有重要的社会意义和具有良好的经济效益。技术实现要素：本发明的目的，在于提供一种薄壁钢管的低焊缝余高的多丝埋弧焊焊接工艺，能够降低焊缝接头的外焊缝余高。为解决上述技术问题所采用的技术方案：一种薄壁钢管的低焊缝余高的多丝埋弧焊焊接工艺，其特征在于，包括以下步骤：选用壁厚为11mm-14mm的钢板，对钢板两板边进行坡口开设，采用jcoe或uoe或rbe的成型工艺对钢板进行冲压成型，获得钢管圆形的管坯，采用合缝机对管坯进行合缝，采用ar+co2混合气体保护焊进行打底焊，采用多丝埋弧焊对管坯进行焊接，焊接顺序为先内焊后外焊，外焊前保留打底焊缝。作为上述技术方案的进一步改进，钢板两板边的坡口采用铣边或刨边的方式开设，坡口为内浅外深的x型坡口，所述x型坡口的单边坡口角度为55°±1°，所述x型坡口的合缝坡口角度为110°±2°，所述x型坡口的外坡口深度为4.5mm-5.5mm，所述x型坡口的钝边为4.5mm-5.5mm。作为上述技术方案的进一步改进，在ar+co2混合气体保护焊中，其焊接工艺参数为：焊丝直径为3.2mm，焊接电流为550a-700a，焊接电压为20v-24v，焊接速度为2.7m/min-3.2m/min。作为上述技术方案的进一步改进，多丝埋弧焊采用三丝焊，三丝分别为前丝、中丝、以及后丝，所述前丝的直径为4.0mm，所述中丝的直径为3.2mm，所述后丝的直径为3.2mm。作为上述技术方案的进一步改进，多丝埋弧焊中，内焊的焊接工艺参数为：前丝，电流650a-950a，电压33v-37v；中丝，电流550a-750a，电压37-41v；后丝，电流450a-700a，电压39v-43v；所述前丝、中丝、以及后丝的焊接速度均为1.55m/min-1.70m/min。作为上述技术方案的进一步改进，多丝埋弧焊中，外焊的焊接工艺参数为：前丝，电流750a-1050a，电压33v-37v；中丝，电流550a-750a，电压37-41v；后丝，电流450a-650a，电压39v-43v；所述前丝、中丝、以及后丝的焊接速度均为1.55m/min-1.70m/min。作为上述技术方案的进一步改进，在ar+co2混合气体保护焊中，焊丝型号为er50-6；所述前丝、中丝、以及后丝的焊丝牌号均为h08c。本发明的有益效果是：本发明在外焊前保留打底焊缝，不需要用碳弧气刨方式清除打底焊缝，减少环境污染，提高生产效率；另外，x型坡口的单边坡口角度采用55°大坡口角度，x型坡口的外坡口深度为5.0mm-5.5mm，x型坡口的钝边为5.0mm，再结合ar+co2混合气体保护焊焊接工艺，工艺可保证打底焊缝均匀、与坡口过渡平滑、熔覆的金属体积可控，再通过多丝埋弧焊对管坯进行焊接，可使外焊缝余高控制在2mm以内，焊趾转角大于150°，从而免去外涂敷工程的焊缝全长打磨工序，节省大量的防腐材料，大大降低工程成本，同时可提高焊缝两边的涂层与钢管机体的结合力，提高防腐的产品质量。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它设计方案和附图。图1是本发明中坡口的示意图；图2是本发明中焊缝的宏观形貌图；图3是焊缝接头的硬度试验位置示意图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。一种薄壁钢管的低焊缝余高的多丝埋弧焊焊接工艺，包括以下步骤：s1，选用壁厚t为11mm-14mm、弯制后管径范围为508mm-1016mm、材质为x52或x56或x60或x65的管线钢板，其材质的化学成分和力学性能满足gb/t9711或api5l标准的要求。本实施例选用壁厚t为12.7mm、管径为610mm、材质为x65的管线钢板。s2，对钢板两板边进行坡口开设，可采用铣边机进行铣边加工开设，亦或是采用刨边机进行刨边加工开设。具体而言，作为优选，参考图1，其表示的是钢板弯制后，钢管对接缝处的坡口接头形式，在图1中，上方表示钢管外侧，下方表示钢管内侧，坡口为内浅外深的x型坡口。x型坡口中，单边坡口角度为55°±1°，即单边内坡口角度α1为55°±1°，单边外坡口角度β1为55°±1°；合缝坡口角度为110°±2°，即合缝内坡口角度α为110°±2°，合缝坡口角度β为110°±2°；x型坡口的外坡口深度m为4.5mm-5.5mm，x型坡口的钝边p为4.5mm-5.5mm。本实施例中，用铣边机对钢板两板边进行坡口开设，坡口的精度可得到保证，x型坡口中，外坡口深度m为5.0mm±0.25mm，钝边p为5.0mm±0.25mm，内坡口深度n＝t-m-p，内坡口深度n≈2.7mm，单边外坡口角度β1和单边内坡口角度α1均为55°±0.5°。另外，x型坡口附近25mm范围的板面经过生产线的自动打磨机的机械方法除锈。s3，采用jcoe或uoe或rbe的成型工艺对钢板进行冲压成型，获得钢管圆形的管坯。本实施例，先通过预弯机对钢板两板边进行预弯，预弯后的板边200mm范围的弧度与管体的弧度基本一致；再通过成型机对钢板采用渐进式jcoe成型工艺进行折弯，获得钢管圆形的管坯。jcoe成型工艺是指将钢板按j型、c型、o型顺序冲压成型；uoe成型工艺是指将钢板按u形、o形顺序冲压成型；rbe成型工艺是指将钢板辊压弯曲成型。s4，采用合缝机对管坯进行合缝，采用ar+co2混合气体保护焊进行打底焊。在ar+co2混合气体保护焊中，其焊接工艺参数为：焊丝直径为3.2mm，焊丝型号为er50-6，焊接电流为550a-700a，焊接电压为20v-24v，焊接速度为2.7m/min-3.2m/min。本实施例，ar+co2混合气体保护焊中，功率大、焊丝粗，采用这种工艺进行打底焊，焊后的打底焊缝均匀、平滑、全长稳定。s5，采用多丝埋弧焊对管坯进行焊接，焊接顺序为先内焊后外焊，外焊前保留打底焊缝。在本实施例中，多丝埋弧焊采用三丝焊，三丝分别为前丝、中丝、以及后丝，各丝的极性匹配：前丝dc(+)、中丝ac、后丝ac。前丝的直径为4.0mm，中丝的直径为3.2mm，后丝的直径为3.2mm，前丝、中丝、以及后丝的焊丝牌号均为h08c。作为优选，多丝埋弧焊中，内焊的焊接工艺参数为：前丝，电流650a-950a，电压33v-37v；中丝，电流550a-750a，电压37-41v；后丝，电流450a-700a，电压39v-43v；前丝、中丝、以及后丝的焊接速度均为1.55m/min-1.70m/min。作为优选，多丝埋弧焊中，外焊的焊接工艺参数为：前丝，电流750a-1050a，电压33v-37v；中丝，电流550a-750a，电压37-41v；后丝，电流450a-650a，电压39v-43v；前丝、中丝、以及后丝的焊接速度均为1.55m/min-1.70m/min。其中，本实施例中的焊剂，选用氟碱性焊剂sj102g，焊接前焊剂经过350℃温度下保温1h以上。s6，对钢管的焊缝进行检测。进行超声波检测，具体是对焊缝进行全长100％ut检测，焊缝的扫查结果满足api5l的要求。进行x射线工业电视检测,具体是对焊缝全长进行100％rt检测，焊缝的扫查结果满足api5l的要求。焊缝接头性能检测，按管线钢标准，对焊缝进行了破坏性试验，对焊缝的拉伸、弯曲、冲击、硬度等性能进行检测，检测结果符合api5l的要求。焊缝宏观检测，取样检测焊缝的宏观尺寸和熔合情况，外焊缝的余高为1.42mm，焊缝完全熔透，满足api5l的要求。表1拉伸试验结果表2弯曲试验结果类型尺寸弯轴直径弯曲角度结果面弯12.7×38.0mmφ111.8mm180°合格背弯12.7×38.0mmφ111.8mm180°合格表3冲击试验结果表4宏观检测结果表5硬度试验结果表5的硬度试验结果是根据图3所出示的位置进行试验。表1至表5给出的是本实例的焊缝性能检测结果，图2给出的是本实施例的焊缝形貌图，由各表和图2可以看出，利用本发明的工艺，所制造的钢管，其焊接接头外焊缝余高均低于2mm，焊趾转角均超过150°，焊缝接头具有良好的各项力学性能。本发明通过降低焊缝余高，可以获得优良的薄壁钢管的焊接接头，可以大大提高焊缝边沿的涂层与钢管表面的结合力，同时可极大的节省涂敷材料的消耗，从而降低生产成本。本发明亦适用于壁厚范围在11mm-14mm内、对焊缝余高有特殊要求的结构钢或者其它钢级的管线钢。上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述
技术领域：
普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。当前第1页1 2 3