0 前 言

目前， 焊接鋼管已經(jīng)廣泛應(yīng)用于核電、 壓力容器、 石油化工以及海洋工程建設(shè)中， 管道對(duì)接焊焊接質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到管道的服役可靠性與安全性。 管道施工過程中， 常用的焊接方法包括焊條電弧焊（SMAW）、 埋弧焊（SAW）、 熔化極氣體保護(hù)焊 （GMAW）、 藥芯焊絲電弧焊（FCAW） 和鎢極氣體保護(hù)焊（GTAW）等

。 焊條電弧焊因其根焊完成后， 焊縫背面會(huì)產(chǎn)生藥皮，影響射線檢測(cè)中缺欠的判斷， 基本不再使用； 而埋弧焊多用于車間內(nèi)焊接或預(yù)制， 很少用于現(xiàn)場(chǎng)管線焊接； 目前長(zhǎng)輸管道施工常用的熔化極氣體保護(hù)自動(dòng)焊由內(nèi)焊機(jī)在管道內(nèi)部焊接完成， 具有焊接效率高、 質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)。 但對(duì)于Φ813 mm以下管徑管道， 由于管徑的限制， 要求內(nèi)焊機(jī)結(jié)構(gòu)更緊湊， 同時(shí)由于施工成本的因素， 很少采用內(nèi)焊自動(dòng)焊工藝， 主要采用手工焊或手工半自動(dòng)焊焊接工藝

。

隨著國(guó)家管網(wǎng)的組建， 長(zhǎng)輸管線的施工正在大力推廣自動(dòng)焊工藝， 外根焊自動(dòng)焊焊接工藝更加適用于Φ813 mm 以下管徑管道的焊接。在管道施工常用的焊接工藝中， 鎢極氬弧焊具有電弧燃燒穩(wěn)定、 無飛濺、 焊縫成形美觀、 適用于全位置焊接、 脈沖焊接以及減少焊接熱輸入的優(yōu)點(diǎn)， 因此是實(shí)現(xiàn)單面焊雙面成形的理想焊接工藝

。

本研究以L360M Φ559 mm×12.7 mm 鋼管為例介紹鎢極氬弧自動(dòng)外根焊工藝， 填充蓋面焊采用氣保護(hù)藥芯焊絲自動(dòng)焊工藝。

1 試驗(yàn)材料

采用L360M Φ559 mm×12.7 mm 高頻焊接鋼管進(jìn)行焊接試驗(yàn)， 鋼管應(yīng)符合API SPEC 5L—2018 和GB/T 9711—2017 標(biāo)準(zhǔn)PSL2 規(guī)定， L360M屈服強(qiáng)度應(yīng)不小于360 MPa 且不大于530 MPa，抗拉強(qiáng)度應(yīng)不小于460 MPa 且不大于760 MPa，經(jīng)過核實(shí)管材質(zhì)量證明書， 其實(shí)際屈服強(qiáng)度為401 MPa， 抗拉強(qiáng)度為510 MPa， 符合標(biāo)準(zhǔn)要求，管材化學(xué)成分見表1

。

根據(jù)等強(qiáng)度原則， 鎢極氬弧自動(dòng)焊選擇屈服強(qiáng)度不小于390 MPa、 抗拉強(qiáng)度490～670 MPa 的鎢極惰性氣體保護(hù)電弧焊用實(shí)心焊絲W49A36，經(jīng)過復(fù)檢， 熔敷金屬實(shí)際屈服強(qiáng)度452 MPa、 抗拉強(qiáng)度568 MPa， 其化學(xué)成分見表2

。

根據(jù)要求分別從管周向45°位置截取8 件側(cè)彎試樣， 并根據(jù)DEC-OGP-G-WD-002—2020-1 《油氣管道工程線路焊接技術(shù)規(guī)定》 要求在側(cè)彎試樣鄰近位置截取4 件背彎試樣， 采用D=90 mm 的壓頭將試樣壓入模具內(nèi)， 彎曲角度180°

， 試驗(yàn)結(jié)果見表5。

2 焊前準(zhǔn)備

鋼管內(nèi)外表面坡口及兩側(cè)10 mm 范圍內(nèi)管口應(yīng)完好無損， 無鐵銹、 油污、 油氣、 毛刺等， 并應(yīng)采用機(jī)械法清理至顯現(xiàn)金屬光澤。 相鄰管口螺旋焊縫管或直縫間距錯(cuò)開≥100 mm

。管端坡口一般應(yīng)采用機(jī)械加工， 坡口形式及尺寸如圖1 所示。 加工的焊接坡口表面應(yīng)進(jìn)行外觀檢查， 坡口表面要求平滑無加工溝槽， 不應(yīng)有分層、 裂紋等缺欠。

L360M Φ559 mm×12.7 mm 鋼管焊前可不預(yù)熱

， 其他材質(zhì)鋼管的焊接預(yù)熱要求應(yīng)按照焊接工藝規(guī)程執(zhí)行。 焊接前， 應(yīng)檢查焊接設(shè)備指示儀表、 開關(guān)位置和電源極性、 保護(hù)氣體流量等。 采用Φ3.2 mm 的鈰鎢極焊接， 根焊采用脈沖電流模式， 確保焊縫背面成形良好， 根焊焊接工藝參數(shù)見表3。 填充蓋面焊采用氣保護(hù)藥芯焊絲自動(dòng)焊上向焊工藝， 共計(jì)焊接5 層 （5 道）， 焊接層（道） 數(shù)如圖2 所示。 為防止第一遍填充焊時(shí)燒熔根焊， 可在完成根焊后采用鎢極氬弧自動(dòng)焊進(jìn)行第一遍填充焊。

3 鋼管焊接

組對(duì)間隙應(yīng)保持在0～0.5 mm 范圍內(nèi)， 組對(duì)時(shí)應(yīng)盡量減小錯(cuò)邊量， 為保證根部焊透， 組對(duì)最大錯(cuò)邊量應(yīng)小于或等于1.0 mm， 錯(cuò)邊應(yīng)沿圓周均勻分布， 不應(yīng)使用錘擊法校正錯(cuò)口。

根據(jù)要求分別在平焊、 立焊、 仰焊位置截取沖擊韌性試樣， 每個(gè)位置分別截取焊縫、 熔合線各一組 （一組3 件）， 加工夏比V 形缺口試樣，V 形缺口夾角45°， 根部半徑0.25 mm， 韌帶寬度8 mm （缺口深度2 mm）

， 試驗(yàn)結(jié)果見表6。從表6 可以看出， 試驗(yàn)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求（單值應(yīng)不小于30 J， 均值應(yīng)不小于40 J）。

4 焊后檢驗(yàn)

4.1 外觀檢查及無損檢測(cè)

根據(jù)要求分別從管周向45°位置截取4 件刻槽錘斷試樣， 試樣規(guī)格為12.7 mm×25 mm， 刻槽形式為三面刻槽。 試驗(yàn)方式可以選擇以下三種： ①在拉伸機(jī)上拉斷； ②支承兩端， 打擊中部錘斷； ③支承一端， 錘斷另一端。 斷口暴露面寬至少應(yīng)達(dá)到19 mm。 每個(gè)刻槽錘斷試樣的斷裂面應(yīng)完全熔透和熔合， 任何氣孔的最大氣孔應(yīng)不大于1.6 mm， 且所有氣孔的累計(jì)面積應(yīng)不大于斷裂面積的2%， 夾渣高度應(yīng)不超過0.8 mm， 長(zhǎng)度應(yīng)不大于鋼管公稱壁厚的1/2， 且小于3 mm； 相鄰?qiáng)A渣之間至少應(yīng)有13 mm

。 試驗(yàn)結(jié)果均未見明顯缺欠。

3.1.2 開胸手術(shù)構(gòu)建二尖瓣反流模型 模型優(yōu)點(diǎn)是能夠通過直接控制二尖瓣附屬物研究其各部分對(duì)于左室功能的影響；缺點(diǎn)為需要開胸手術(shù)，難度較大[10-15]。

根據(jù)要求分別從管周向45°位置截取4 件拉伸試樣， 使用拉伸機(jī)測(cè)量出拉伸試驗(yàn)時(shí)的最大載荷， 用拉伸試驗(yàn)時(shí)的最大載荷除以試樣在拉伸前測(cè)定的最小橫截面積計(jì)算出抗拉強(qiáng)度

， 結(jié)果見表4， 經(jīng)計(jì)算4 件拉伸試樣的抗拉強(qiáng)度均符合驗(yàn)收指標(biāo)要求。

4.2 拉伸試驗(yàn)

2013年以來，國(guó)務(wù)院及相關(guān)部委依次發(fā)布《綠色建筑行動(dòng)方案》、《促進(jìn)綠色建材生產(chǎn)和應(yīng)用行動(dòng)方案》、《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》等文件，旨在轉(zhuǎn)變城鄉(xiāng)建設(shè)模式和建筑業(yè)發(fā)展方式，大力發(fā)展綠色建材，推動(dòng)建筑工業(yè)化，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)。相較于其他裝配式建筑，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑更加節(jié)能環(huán)保，預(yù)制裝配率高且更加精細(xì)化，施工運(yùn)輸也都更為方便，具有一定的靈活機(jī)動(dòng)性，更易推廣應(yīng)用。

4.3 彎曲試驗(yàn)

鎢極氬弧自動(dòng)焊焊接過程中應(yīng)采用氬氣進(jìn)行保護(hù)， 所采用的氬氣應(yīng)符合GB/T 4842—2017《氬》 的相關(guān)規(guī)定， 且純度不應(yīng)低于99.96%， 含水量小于20 mg/L

。

4.4 刻槽錘斷試驗(yàn)

對(duì)根焊縫表面進(jìn)行外觀檢查， 焊縫成形良好， 焊縫背面無裂紋、 未熔合、 未焊透、 氣孔、咬邊、 凹坑等缺欠。 焊縫與母材圓滑過渡， 焊縫背面余高為1.0～1.5 mm。 待填充蓋面焊接完成后進(jìn)行外觀檢查， 焊縫表面進(jìn)行射線檢測(cè)和相控陣超聲波檢測(cè)， 射線檢測(cè)執(zhí)行SY/T 4109—2020《石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測(cè)》， 相控陣超聲波檢測(cè)除執(zhí)行SY/T 4109—2020 《石油天然氣鋼質(zhì)管道無損檢測(cè)》 外， 還應(yīng)滿足DEC-OGP-GNT-004—2020-1 《油氣管道工程相控陣檢測(cè)技術(shù)規(guī)定》， 射線檢測(cè)和相控陣超聲波檢測(cè)結(jié)果均為Ⅰ級(jí)（不低于Ⅱ級(jí)為合格）， 符合要求。

4.5 沖擊韌性試驗(yàn)

社區(qū)居家養(yǎng)老一詞最早出現(xiàn)在《關(guān)于加快實(shí)現(xiàn)社會(huì)福利社會(huì)化的意見》中，區(qū)別于傳統(tǒng)的建立在血緣關(guān)系上，由子女或親戚贍養(yǎng)的養(yǎng)老服務(wù)模式，現(xiàn)代意義上的社區(qū)居家養(yǎng)老模式是以社區(qū)為平臺(tái)、以家庭為基礎(chǔ)、以政府為主導(dǎo)、以社會(huì)力量為補(bǔ)充的多元主體參與的服務(wù)模式，旨在為老年人群提供生活照料、家政服務(wù)、醫(yī)療保健等物質(zhì)需求和娛樂、關(guān)愛、心理咨詢等精神需求，是與機(jī)構(gòu)養(yǎng)老、家庭養(yǎng)老相互補(bǔ)充的一種養(yǎng)老模式。

The Distributed Data Network for Intelligent Ship……………ZHONG Wei， LU Jinhui(4·30)

4.6 宏觀金相檢驗(yàn)

分別在平焊、 立焊、 仰焊位置截取宏觀金相試樣， 試樣加工時(shí)應(yīng)去除由于取樣造成的形變和熱影響區(qū)

。 試樣的一個(gè)斷面經(jīng)研磨腐蝕后， 作為檢驗(yàn)面， 應(yīng)使用5 倍放大鏡對(duì)檢驗(yàn)面進(jìn)行宏觀檢驗(yàn)， 檢驗(yàn)結(jié)果未見裂紋和未熔合， 符合刻槽錘斷試樣斷面的要求。

1.2 方法 對(duì)于女方篩查結(jié)果為攜帶者的家庭進(jìn)行電話隨訪及門診咨詢建議配偶進(jìn)行進(jìn)一步基因檢測(cè)。配偶的檢測(cè)方法為芯片篩查結(jié)合相應(yīng)基因序列分析，而由于GJB2基因序列短及突變率高，所有基因序列分析均進(jìn)行GJB2及相應(yīng)基因檢測(cè)。

4.7 硬度試驗(yàn)

按標(biāo)準(zhǔn)要求取全焊縫截面的硬度試樣， 試樣磨光后用腐蝕劑對(duì)焊縫橫截面進(jìn)行腐蝕， 確定焊縫、 熔合線和熱影響區(qū)的位置， 硬度試驗(yàn)點(diǎn)的位置如圖3 所示。 硬度試驗(yàn)結(jié)果見表7，從表7 可以看出， 硬度值未超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的265HV

， 由于坡口尺寸較小， 焊縫區(qū)熱量較為集中， 焊縫受焊接熱循環(huán)的影響， 硬度比母材和熱影響區(qū)高一些。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)焊接鋼管外觀檢查、 無損檢測(cè)、 焊接接頭的力學(xué)性能試驗(yàn)的測(cè)定， 結(jié)果表明， 采用鎢極氬弧自動(dòng)外根焊工藝可保證根焊焊接質(zhì)量， 降低焊工勞動(dòng)強(qiáng)度， 減少焊接過程中的停頓， 提高施工效率， 具有推廣應(yīng)用價(jià)值。

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