[发明专利]一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法

说明书

本发明公开了一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法，适用于在坡度起伏地貌条件下的大通径油气长输管道的户外焊接施工工序。包括CMT外根焊、填充焊和盖面焊，针对坡度状态下的管道全位置焊接施工条件，采用了一致的坡口形式和“倒三角”的焊枪横摆模式，消除了管道在坡度状态下焊接熔池下淌的趋势，焊道成型平整，有效解决了因熔池下淌而产生未融合缺陷的问题，进而解决了解决了坡度状态下管道自动焊的难题，大大提高了焊接效率和质量。

技术领域

本申请涉及管道焊接领域，尤其涉及一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法。

背景技术

在坡度状态下进行管道全位置自动焊接时，焊枪通常采用角摆或梯形运枪方式，但由于焊接熔池受重力的斜向分力的影响加大，熔池金属易从上方坡口壁下淌至下方坡口壁，造成下淌的铁水与下方坡口壁发生未融合焊接缺陷，这也是管道全位置自动焊接领域的难题。

目前，解决此问题的方法为：将管道对接坡口设计成非对称坡口，即加大了上方坡口壁的夹角，减少了下方坡口壁的夹角，再通过增加熔池在上方坡口壁的停留时间，减少熔池在下方坡口壁的停留时间，同时将焊枪与下方管道轴径方向夹角设置为80度-90度来完成焊接。

但是，以上方式的缺点在于，非对称的焊接坡口的加工大大增加了焊接前管道预制的加工难度和机具数量，降低了施工效率，且这种工艺方式形成的熔池状态不稳定，成型的焊缝表面仍存在倾斜下淌现象，随着金属管道壁厚的增加其表面倾斜趋势愈发严重。所以导致目前管道自动焊接装备很少应用于坡度起伏地貌条件下的油气长输管道焊接作业。

发明内容

为了解决上述不足，本发明了提供了一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法，简便可行、施工效率高、焊缝成型质量好。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种坡度状态下的金属管道全位置焊接方法，所述方法包括：

利用坡口机对待焊管道的上管口和下管口的管端进行坡口加工，以形成对称的窄间隙单U型坡口；

对所述上管口和所述下管口的管端坡口进行预热，预热温度50℃～75℃，预热范围为焊道及焊道两侧，其中，所述焊道两侧距离所述焊道30mm～50mm；

利用外根焊对口机完成所述上管口和所述下管口之间的CMT外根焊；

利用单焊炬实心焊丝气体保护焊进行所述上管口和所述下管口之间的填充焊；其中，所述填充焊的焊枪摆动采用“倒三角”横摆方式；

利用所述单焊炬实心焊丝气体保护焊进行所述上管口和所述下管口之间的盖面焊；其中，所述盖面焊的焊枪摆动采用“倒三角”横摆方式。

优选的，所述窄间隙单U型坡口的尺寸为：坡口角度为5-7度，圆弧半径为3.2mm，圆弧过渡宽度为0.1mm，钝边高度为1.4mm-1.8mm。

优选的，所述对所述上管口和所述下管口的管端坡口进行预热之前，还包括：

利用所述外根焊对口机对所述上管口和所述下管口进行定位、组对和焊缝间隙调整，使得两个管口的焊缝间隙k≤1.0mm，两个管口的组对错变量c≤1.0mm。

优选的，所述利用所述外根焊对口机对所述上管口和所述下管口进行定位、组对和焊缝间隙调整之前，还包括：

调整所述外根焊对口机的液压元件的工作压力，所述液压元件包括：夹持液压缸工作压力5-10MPa、焊缝间隙调整液压缸工作压力5-10MPa。

优选的，所述外根焊对口机包括两个焊接单元，焊接时所述两个焊接单元焊接方向相反、自上而下各完成左右半圆周的向下焊接。