隨著我國油氣工業(yè)的快速發(fā)展，我國油氣長輸管道建設高峰期已經(jīng)到來。長輸油氣管道越來越向大口徑、高壓力輸送方向發(fā)展。而管道施工建設過程中應用的長輸管道下向焊技術自?20?世紀?60?年代引進我國以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，目前已具有成熟的手工纖維素下向焊技術和藥芯半自動下向焊技術，并且往全自動化焊方向發(fā)展。

熊谷公司通過反復試驗和在工程中的實際應用，分析不同工藝參數(shù)及操作手法對焊接質(zhì)量的影響，制定了合理的焊接工藝匹配參數(shù)，并確定了恰當?shù)暮附硬僮魇址?，這一組合焊接工藝焊接速度快，力學性能好，環(huán)境適應能力強（抗風能力強），便于野外施工和流水作業(yè)，適用于油氣管道、自來水管、城市熱力管網(wǎng)、城市污水管道等對質(zhì)量要求高的管道的焊接?,也讓城市管網(wǎng)管道焊接有了新的工藝選擇。

一、 纖維素下向焊的技術優(yōu)勢

纖維素下向焊工藝是目前X65鋼級以下管線施工中被廣泛使用的一種焊接方法。其焊接特點是，在管道水平放置固定不動的情況下，焊接熱源從頂部中心開始垂直向下焊接，一直到底部中心。其焊接部位的先后順序是：平焊、立平焊、立焊、仰立焊、仰焊。下向焊焊接工藝采用纖維素下向焊焊條，該焊條以其獨特的藥皮配方設計，傳統(tǒng)的由下向上施焊方法與之是無法比擬的。下向焊纖維素焊條具有優(yōu)異的填充間隙性能，對管子的對口間隙不苛刻，焊縫背面成型好，易于獲得高質(zhì)量的焊縫，特別適用于打底焊焊接。

一、纖維素下向焊的特點：

1、 焊接速度快，生產(chǎn)效率高：該種焊條鐵水濃度低，不淌渣，比低氫堿性焊條由下向上施焊快?2-3?倍。

2?、焊接質(zhì)量好：焊縫的根部成型飽滿，電弧吹力大，穿透均勻，焊道背面成型美觀，熱影響區(qū)小，抗風能力強，焊接一次合格率可達 97%以上，適于野外作業(yè)。

3?、減少焊接材料的消耗：相比傳統(tǒng)的向上焊接方法焊條消耗量減少20-30%。

?4?、力學性能好:和傳統(tǒng)的?ER50-6(俗稱?J50)氬弧焊絲具有同樣的屈服、抗拉、延伸率和低溫沖擊參數(shù)。

20?世紀?90?年代以來，自保護藥芯焊絲半自動焊接技術逐漸在我國的油氣長輸管道建設中應用發(fā)展起來，由于半自動焊具有生產(chǎn)效率高、焊接質(zhì)量好、經(jīng)濟性好、易于掌握等優(yōu)點，成為目前較為先進的長輸管道焊接技術。藥芯焊絲自保護下向焊自動化程度高，焊接質(zhì)量好，焊材利用充分，焊接熔敷量大，比手弧焊焊道少，熔化速度比纖維素手工下向焊提高?15% - 20%。焊渣薄，脫渣容易，減少了層間清渣時間。其焊接設備具有通用性且工程所需焊機和輔助工裝數(shù)量少，既可用于半自動焊，也可用于手弧焊或其他焊接方法的焊接，設備綜合成本低。因而藥芯焊絲自保護焊作為一項先進的施工技術，在大口徑長輸管道的焊接中得到迅速推廣，隨著國家城市建設的擴容，對大口徑自來水管、城市熱力管網(wǎng)、城市污水管道的建設需求增大，對管輸安全、焊接質(zhì)量和效率都提出了更高要求，作為一種在油氣管道應用的一種成熟的焊接技術，可以在這一領域進行大面積推廣應用，在蘭州白銀、廊坊城市供熱、包頭城市供熱等管道?建設得以應用。

二、藥芯焊絲自保護半自動焊技術的優(yōu)勢

藥芯焊絲技術在各種位置的焊接能廣泛適用，其連續(xù)性適于自動化過程生產(chǎn)，本文以施工中某型號鋼管焊接為例，介紹其主要優(yōu)點如下：

1、焊接質(zhì)量好

由于在焊接接頭處經(jīng)常容易發(fā)生焊接缺陷，尤其是同等管徑的鋼管手工下向焊接頭數(shù)比半自動焊接頭數(shù)多，采用半自動焊降低了缺陷的產(chǎn)生機率。通常應用的自保護焊絲屬低氫金屬焊絲，由此可知，半自動焊可降低焊縫中的氫含量。同時，半自動焊熱輸入高，可降低焊縫冷卻速度，有助于氫的逸出、減少和防止出現(xiàn)冷裂紋。

2、焊接效率高

藥芯焊絲把斷續(xù)的焊接過程變?yōu)檫B續(xù)的生產(chǎn)方式，半自動焊熔敷量大，比手工焊焊道少，熔化速度比纖維素手工下向焊提高?20% -30%。焊渣薄，脫渣容易，減少了層間清渣時間。

3、焊接綜合成本低

半自動焊接設備具有通用性，可用于半自動焊，也可用于手弧焊或其它焊接方法的焊接。以焊接厚度為?8.7 mm?鋼管為例，手工焊至少需?3?組焊工完成，半自動焊只需?2?組焊工，至少可減少?2?名焊工，也相應減少了焊機數(shù)量和輔助工裝數(shù)量。同時，藥芯焊絲有效利用率高，焊接坡口小，既節(jié)省了填充金屬使用量，又提高了焊接速度，綜合成本僅是手弧焊的一半。

?4、適應性強

藥芯焊絲自保護焊是依賴藥芯燃燒分解出的氣體及熔渣保護熔池和焊縫金屬的電弧焊方法，無須外加保護氣體，抗風性好，適應于野外作業(yè)環(huán)境，而且藥芯焊絲對保管、使用要求較低，焊機和送絲機可合為一體， 且體積小和重量輕，輔助設備少，工程適應能力大大提高。

三、工藝參數(shù)的匹配及操作要點

工藝參數(shù)匹配：

焊接電流：當其他參數(shù)一定時，焊接電流與送絲速度成正比。當焊接電流過小時，飛濺大，易出現(xiàn)熔合不良、夾渣等缺陷；當焊接電流過大時，易產(chǎn)生表面凹陷，焊縫成型差且易頂絲。

電弧電壓：在一定的焊接電流下，當電弧電壓過小時，將產(chǎn)生較大飛濺，熔合不良，鐵水不易成型，出現(xiàn)劈啪聲和頂絲現(xiàn)象，而電弧電壓過大，會出現(xiàn)表面氣孔，送絲不勻，成型不良等現(xiàn)象。

焊絲干伸長：當焊絲伸出長度過大時，熔深變淺，常出現(xiàn)焊不透等現(xiàn)象，而當焊絲伸出長度過小且長時間焊接，飛濺物易于粘附在噴嘴上，損壞導電噴嘴，進而擾亂焊絲的正常送進，影響送絲速度，最終導致質(zhì)量缺陷。

由于工藝參數(shù)對焊縫質(zhì)量影響大且每一參數(shù)之間又相互作用，因而參數(shù)選配非常重要。參數(shù)是否匹配會直接影響到電弧的穩(wěn)定，熔池的形狀、熔合的好壞、鐵水的成型及飛濺的大小，最終影響焊縫質(zhì)量。因此為了保證藥芯焊絲自保護焊的焊接質(zhì)量，需要選用合理的焊接參數(shù)。

操作要點 ：?

焊速：填充焊操作時，在形成熔池后，要求保持一定的焊接速度，快速穩(wěn)步均勻的左右小幅擺動，帶動熔池有節(jié)奏的下拉行走，并且要按溶池的大小及鐵水的高度來決定步伐的快慢。在焊接過程中，焊絲不可脫離熔池先行，必須帶動熔池一起行走，否則會出現(xiàn)頂絲、跳絲、熔合不良現(xiàn)象。焊到立焊位時，噴嘴角度稍有上傾，行走速度適當加快以防止鐵水超前。

擺動頻率及幅度：焊下爬坡位時，熔池變小，熔深變大，因此焊絲左右擺動幅度要加大，中間過度要快且兩邊要有適當?shù)耐Ａ魰r間，以保證坡口兩側(cè)鐵水與母材良好的熔合，否則兩側(cè)會出現(xiàn)較深的夾溝和中間鐵水過高等不良現(xiàn)象。

接頭處理：接頭處，在弧坑前引燃電弧后應迅速將電弧拉到弧坑，當熔池形成，立即左右擺動填滿弧坑，動作要快，干凈利索。對大口徑管，可焊至下爬坡 4.5-5 點位置?；r，再重新調(diào)整參數(shù)并剪去焊絲端部氧化部分后，方可繼續(xù)至 6 點位置熄弧，要求接頭時動作要穩(wěn)、準、快，不得有高低不平、錯位、脫節(jié)等現(xiàn)象。?

通過近20年纖維素下向焊打底+藥芯焊絲自保護下向焊填充蓋面焊接工藝在各種大中型項目中的推廣應用，證明了其工藝特點具有焊接質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、工程適應能力強等特點。尤其適合大口徑管道的建設。在通過選用合理的焊接參數(shù)，如焊接電流、電弧電壓、焊絲伸出長度等，掌握正確的操作手法，同時做好焊前準備、組對、層間清渣、設備計量、工序控制等方面的工作，來確保焊接質(zhì)量。目前，工程施工正向提高設備性能、淡化操作技能的方向發(fā)展，焊接技術正向優(yōu)質(zhì)、低耗、高效、清潔、熱影響區(qū)窄、接頭變形小、操作靈活的方向發(fā)展，纖維素下向焊打底+藥芯焊絲自保護下向焊填充蓋面焊接工藝正是順應了這一發(fā)展方向，并會更好地服務于國內(nèi)大口徑管道的建設和其他經(jīng)濟建設領域。