西气东输二线STT气体保护焊根焊工艺

2014-10-08黄超侯仰杰顾文才赫德明康煜媛

金属加工(热加工) 2014年12期

黄超侯仰杰顾文才赫德明康煜媛

1.概述

西气东输二线是继西气东输之后我国的又一项特大型国家重点工程，是目前国内输送距离最长、设计压力最大、年输量最多、投资最大，以及经过省份最多的天然气输送管道。西气东输二线（某段）线路长度约567km，管径1219mm，设计压力10MPa，设计输气能力300亿m3/a。沿线经过18个（县）市，地貌以低山、丘陵、冲积平原及山间沟谷地为主，水网区域多，工程地质条件较为复杂。为了解决地形给管道敷设带来的困难，保证管道强度及安全，提出采用STT半自动焊根焊＋药芯焊丝半自动焊填充盖面的工艺，取得了很好的工程效果和经济效益。

2.STT技术的焊接原理

STT技术是通过输入脉冲参数电流实现熔滴表面张力过渡，并能精确对电压电流波形进行实时对应与控制的数字化焊接方法。其以传统短弧气体保护焊接为基础，结合了高频逆变技术和先进的波形控制技术，以一个基值电流维持电弧燃烧并加热母材金属，电极与焊接熔池形成短路之后，电流迅速减少以确保稳定的短路过渡过程。之后，采用夹断电流挤压熔化的金属，使其掉落到熔池中。液桥即将断裂时，电源会做出反应，电流降低，电弧立即重新建立，应用一峰值电流产生离子力向下推动焊接熔池防止发生意外短路。最后，电流逐渐减小到基值电流，保证稳定的焊接过程。

3.STT根焊的优点

常规的管道根焊技术有以下几种：①TIG焊，多用于小管径、薄壁管道的焊接。②纤维素焊条电弧焊，适用范围广，对焊工熟练度要求高。③STT根焊，多用于大口径管线，速度快，操作简单。

STT 焊与TIG焊相比：效率高2～4倍，并且保护气更廉价。

STT焊与纤维素焊条相比：STT根焊能很好的控制熔渣和飞溅，方便进行层间清理，提高工作效率，节省清理费用。经过层间清理后纤维素焊条根焊一般只有1.5～3.0 mm，而STT根焊厚度可达3.5～4.5 mm，STT根焊的焊接效率更高。

综合成本比较，STT根焊是TIG 焊的30%；与SMAW 相比，节约60%～75%。

4.STT焊接工艺试验

（1）S T T设备 S T T设备如图1所示。S T T焊接电源重量53 k g，尺寸为590mm×335mm×620mm。没有电压控制旋钮，只有基值和峰值电流控制旋钮。热输入相对较低，可以防止过热或烧穿。与之匹配的送丝机是STT—10，质量29.5kg，尺寸为405mm×380mm×785mm。由于丝盘是开放式结构，故防沙除雾能力较差，适合固定工厂使用。

图1 STT设备

（2）试验母材选择母材选用西气东输二线站场实际所用管线钢材，钢级按照标准API Spec—5L选为X70钢（巨龙钢管有限公司）。屈服强度为540MPa，抗拉强度为655MPa，伸长率为36%，屈强比为82%。

（3）试验焊材焊材选用林肯的MG50—6焊丝，焊丝为φ1.2m m，盘状，屈服强度为455MPa，抗拉强度为550MPa，伸长率为25%，化学成分如表1所示。

（4）焊接坡口本项目选用同直径的钢管5G位置水平固定对接的方式，为了得到较好的单面焊双面成形效果，设计55°～65°单面V形坡口，间隙2～4mm，钝边1～2mm（见图2）。

（5）焊接参数焊接之前，需预热，温度为100～200℃，试验用的焊接参数如表2所示，管道焊接现场如图3所示。

（6）焊接检测 NDT检测：焊接完成后对焊缝进行水冷。检测焊缝外观，焊缝外形良好，余高及焊缝宽度均符合标准规定。24h后经RT和UT检测，达到Q/SYGJX0112—2007《西气东输二线管道工程无损检测规范》中无损探伤验收标准，评定合格。

力学性能测试：根据西气东输二线管道工程技术规格书及线路焊接技术规范QSY0110—2007进行试验。①拉伸试验。抗拉强度为614MPa，断裂位置位于母材，符合标准要求（见图4）。②弯曲试验。试样弯曲180°后未产生裂纹，结果合格（见图5）。③宏观腐蚀试验。焊道层间清晰，未发现明显缺陷，检测合格（见图6）。④采用维氏硬度计HV10进行测试，最大硬度242HV，符合标准要求。

综合无损检测和力学性能试验的结果，STT打底焊的焊接接头符合标准要求，可以应用于实际工程项目中。