钢 管 气 保 护 药 芯 半 自 动 焊 工 艺 的 研 发
孟晓岚
（天津市建工工程总承包有限公司 ）
摘
要：
目前国 内 高 钢 级 管 道 焊 接 施 工 主 要 采
取自保护药芯焊丝 半 自 动 焊 的 方 式 进 行 ，
焊 接 施 工
过程中存在较多的问题 ，
主要包括 ：（
１）
焊接不同合
金成分 高 钢 级 管 线 钢 时 ，
焊 接 接 头 冲 击 性 能 不 稳
定 ，
离散性大 ，
部分冲击吸收功低于验收指标 。（
２）
焊材与母材 匹 配 性 差 ，
焊 缝 扩 散 氢 含 量 、
夹 杂 物 等
较严重 ，
焊接接头对温度敏感性较高 。
关键字 ：
钢管道 、
焊接 、
保护药芯
一 、
随着我 国 经 济 建 设 的 快 速 发 展 ，
对 能 源 的
需求也日益 增 大 ，
我 国 管 道 建 设 将 朝 着 大 口 径 、
高
压力方向发展 ，
Ｘ９０
正 是 顺 应 时 代 的 发 展 而 研 制 开
发出 来 的 新 一 代 高 强 度 管 线 钢 。
由 于 Ｘ９０
管 线 钢
是通过 细 晶 强 化 、
位 错 强 化 等 获 得 的 低 合 金 高 强
钢 ，
其焊接冷 裂 纹 敏 感 性 较 大 ，
焊 接 时 容 易 出 现 接
头热影响区 软 化 、
焊 缝 低 温 冲 击 韧 性 较 差 、
焊 口 合
格率较低等 问 题 ，
现 场 焊 接 施 工 过 程 中 ，
具 有 焊 接
工艺窗口窄 、
焊接环境要求苛刻等特点 。
因此 ，
Ｘ９０
管线钢的现场 焊 接 问 题 是 制 约 Ｘ９０
管 道 工 程 建 设
的重大问题 。
众所周知 ，
国内 高 钢 级 管 道 焊 接 施 工 主 要 采 取
自保护药芯焊丝半 自 动 焊 ，
焊 接 过 程 中 存 在 较 多 质
量问题 。
为 了 克 服 自 保 护 药 芯 焊 丝 半 自 动 焊 存 在
的问题同时适应 Ｘ９０
管道试验段建设的要求 ，
针对
Ｘ９０ 管 线 钢 管 气 保 护 药 芯 焊 丝 半 自 动 焊 工 艺 的
研发 。
二、
Ｘ９０
钢管分析
→焊材确定
→预热温 度 及 道
间温度 →焊 接 方 式
→坡 口 形 式
→保 护 气 体
→电 流
电压 →焊接速度
，
分 别 调 整 电 流 电 压 及 焊 接 速 度 分
别进行 ４
道 口 的 焊 接 ；
－１０℃
下 焊 缝 低 温 冲 击 功 ：
８３Ｊ 、９２Ｊ 、９５Ｊ
和１０３Ｊ
；
焊 口 一 次 合 格 率 ：
８８％ 、９４％ 、
９８％ 和９６％
；
焊 接 总 时 间 ：
１００ｍｉｎ 、１１０ｍｉｎ 、１４０ｍｉｎ
和 １５０ｍｉｎ
。
１ 、Ｘ９０
钢管分析的实施 ，
对 Ｘ９０
钢管分析步骤
进行实施 。
结论 ：
选定的 Ｘ９０
钢管碳当量 Ｃｅｑ＝０． ４６
，
插销试 验 临 界 断 裂 应 力 为 ８５０－９１０Ｍｐａ
，
斜 Ｙ
坡口试验未观察到 明 显 的 裂 纹 ，
物 理 热 模 拟 试 验 发
现钢管热影响区淬硬组织较少 （
马氏体含量较低 ），
说明钢管具有良好的焊接性能 ，
达到预期目标 。
２ 、
焊接材料确定的实施 ，
对焊接材料确定步骤
进行实施 ，
具 体 包 括 熔 敷 金 属 检 验 ，
焊 接 工 艺 性 能
和全位置操 作 性 测 试 ，
结 论 ：
选 定 的 焊 接 材 料 型 号
为 ＡＷＳ５．３６Ｅ１０１Ｔ１
，
熔 敷 金 属 性 能 ：
屈 服 强 度 ：
６８５Ｍｐａ ，
抗拉强度 ：
７２０Ｍｐａ ，
伸长率 ：
２１％ ，－４０℃
冲
击功 ：
９３Ｊ 、９５Ｊ 、８９Ｊ ；
焊 材 电 弧 稳 定 性 、
脱 渣 性 、
飞 溅
率 、
熔化系数 及 焊 接 发 尘 量 等 优 良 ，
全 位 置 操 作 性
能优良 。
达到预期目标 。
３ 、
焊接工 艺 参 数 优 化 的 实 施 ，
对 预 热 温 度 （
层
间温度 ）
＋
保护气流量 ＋
大电流电压工艺步骤进行
实施 。
针对 １２１９×１６．３ｍｍ Ｘ９０
钢管，
单 道 口 焊 接
时间 为 １２５
分 钟 。
结 论 ：
针 对 １２１９×１６．３ｍｍ Ｘ９０
钢管 ，
单道口焊接 时 间 为 １２５
分 钟 ，
焊 接 预 热 温 度
１２０℃ ，
层间温度 １００℃
，
保护气流量 ２５Ｌ／ｍｉｎ
，
干 伸
长 ２０ｍｍ
，
电 流 ：
２２０－２３０Ａ ，
电 压 ：
２４Ｖ ，
焊 接
速 度 ：
１５ｃｍ／ｍｉｎ 。
焊缝冲击功平均值 １０３Ｊ
，
冲击功
离散性小 ，
射线探伤气孔及夹渣缺陷率为 ０．３％
，
达
到预期目标 。
４ 、
气保护药芯焊丝半自动焊工艺应用 ，
将气保
护药芯焊丝半 自 动 焊 工 艺 应 用 到 Ｘ９０
钢 管 全 尺 寸
气压爆破 试 验 现 场 的 焊 接 。
由 于 全 尺 寸 气 压 爆 破
试验主要考察 Ｘ９０
钢管管体的止裂性能 ，
因此对环
焊缝的要求较高 ，
在 爆 破 试 验 过 程 中 不 能 沿 着 环 焊
缝开裂 。
小 组 顶 着 巨 大 的 压 力 实 施 了 此 次 焊 接 任
务 ，
并且在最终爆破 试 验 过 程 中 没 有 沿 着 环 焊 缝 开
裂 ，
圆满完成了此次任务 。
三 、
最后 ，
钢 管 气 保 护 药 芯 焊 丝 半 自 动 焊 工 艺
研发成功以后 ，
初成 功 地 应 用 于 石 油 管 工 程 技 术 研
究院在江苏东 台 进 行 的 Ｘ９０
钢 管 全 尺 寸 气 压 爆 破
试验的现场焊接 。
焊 接 施 工 、
无 损 检 测 及 爆 破 后 现
场分析证明：
气保护 药 芯 焊 丝 半 自 动 焊 焊 口 一 次 合
格率达 到 ９８％
，
焊 接 接 头 质 量 安 全 可
钢管气保护药芯半自动焊工艺的研发（论文）.pdf
