摘 要 为实现复杂施工环境下的管道自动焊接，利用自保护药芯焊丝具有较好的全位置焊接性、良好的脱渣性与电弧稳定性、未熔合缺陷低、无需保护气体、在风速小于8 m／s时不需采用任何防风措施的优势，研制了管道金位置自保护药芯焊丝自动焊接系统(由安装焊炬的焊接小车、导向轨道、自动控制系统、焊接电源及送丝机等组成)，应用自保护药芯成品焊丝对XSO管线钢进行了焊接试验，确定了合适的自保护药芯焊丝自动焊焊接参数，进而制订了“内焊机根焊+管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接填充、盖面焊接”的焊接工艺，并对该工艺焊缝进行了力学性能测试。试验结果表明，管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接系统整体性能稳定，焊接过程平稳，可有效提高焊接过程的连续性与稳定性，焊接接头的内在质量、外观成形、力学性能都满足XSO管线钢的焊接标准要求，且焊接时不需防风棚，可有效降低管道焊接综合成本。同时，还提出了进一步研发适合于自动焊接的专用自保护药芯焊丝的合理化建议。
3．1 坡口的确定
3．1．1 坡口形式及参数
自保药芯焊丝自动焊接工艺所用坡口形式为U形坡口(图7)。图7 U形坡口示意图U形坡口参数分别为：坡口与圆弧相切，角度(a)为8。；内坡口角度(口)为37．5。；高度( )为1．25 mm±0．15 mm；圆弧半径(尺)为3．2 mm；钝边(P)为1．5 mm±0．15 mm；管口组对错边量小于等于1．5 mm；管道无间隙组对坡口上开口宽度(W)为9．5 mm±0．2 mm。
3．1．2 坡口参数确定依据
自保药芯焊丝自动焊接坡口参数主要由焊接试验数据及效果确定。
1)当a一6。、W一8．5 mm 时，坡口较窄，热焊和填充焊均可采用直拉排焊方式，焊炬无需摆动，熔敷效率高。但存在以下问题：① 不利于熔池铁水翻渣，易造成夹渣等缺陷；② 焊丝在焊接过程中易接触坡口端面而引燃电弧，导致焊接过程不稳定；③ 清渣不方便，增加清渣时间和焊工劳动强度。
2)当a===8。、W 一9．5 ITlm 时，坡口宽度适中，既利于热焊、填充焊和盖面焊的焊缝成形，又避免夹渣，便于焊工清渣，焊接效率得到有效提高。
3)当a===10。、W一10．5 II1I'D．时，坡口宽度较大，利于铁水翻渣及焊工清渣，且热焊焊缝成形美观。但填充焊层数增多，增大了焊材消耗量和焊工的劳动强度，且宽坡口结构需要焊炬大幅度摆动，易破坏熔池的连续性和稳定性，导致边缘未熔、咬边和焊缝中心局部凹陷等缺陷，仰脸位置铁水下坠严重，成形性极差。
3．2 焊丝选择
焊丝的选择主要依据焊接试验数据及焊缝力学性能检测结果而定。经大量室内外焊接试验，自保药芯焊丝自动焊接用焊丝确定为Hobart 8lN1+成品焊丝，具有极强的电弧稳定性、较好的焊缝成形及脱渣性。
3．3 焊接参数
3．3．1 焊接设备
自保药芯焊丝自动焊接工艺所需焊接设备为：内焊机1台；自保药芯焊丝自动焊系统一套(包含2台焊接小车、2台焊接电源、2台送丝机)。天然气工业 2O14年1月
3．3．2 焊接参数
自保药芯焊丝自动焊接系统的焊接参数见表1。进行热焊、填充焊、盖面焊时应注意：0点～2点焊接段具有平焊特点，焊接电压宜稍高、电流稍大；2点～4点焊接段具有立焊特点，熔池不易稳定，铁水易下坠，宜适当减小焊接电压，或适当增大焊接电流，或适当提高焊接速度；4点～6点焊接段具有仰焊特点，铁水易下坠，焊接电压宜较低、电流较小，焊接速度宜相对较慢。表1 自保护药芯焊丝自动焊接系统焊接参数表
4 试验效果 5 结论与建议
试验证明，自保药芯焊丝自动焊接过程平稳，焊缝成形好，焊接接头的抗拉强度、侧弯性能、硬度值、冲击功等力学性能均满足X80管线钢的焊接标准要求。其焊缝及热影响区的冲击试验结果见表2。同时，自保药芯焊丝自动焊接可进一步降低焊工的劳动强度，有效规避焊接施工中气体供给带来的不便，可降低管道焊接综合成本。
表2 自保药芯焊丝自动焊接焊缝及热影响区的冲击试验结果表
萼试样类型试
c1 焊缝中心横向
C2 熔合线横向
C3 焊缝中心横向
C4 熔合线横向
166．5
191．55
l46．o
194．o
1)管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接系统整体性能稳定，抗风能力强，焊接过程平稳。
2)管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接系统可有效提高焊接过程的连续性与稳定性，确保焊接接头的内在质量与外观成形，进一步降低焊工的劳动强度，降低管道焊接综合成本。
3)管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接工艺制订合理，焊缝各项性能指标均满足管道工程建设相关标准要求，是管道焊接领域低成本且高效率的焊接工艺。
4)管道全位置自保护药芯焊丝自动焊接应用现有的成品药芯焊丝，尽管各项性能参数均满足相关焊接标准要求，若要取得更佳的焊接效果，建议进一步研发适用于自动焊接的专用自保护药芯焊丝。
参 考 文 献
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(修改回稿日期 2013-11一lO 编辑何 明)
