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1、浅述下向焊焊接缺陷成因及改进措施摘要：下向焊是一种手工电弧焊焊接工艺方法，该工艺电弧吹力大，熔深大，焊条熔化速度快、熔敷效率高。但下向焊也存在他特有的普遍缺陷，本文主要论述下向焊工艺焊接缺陷的成因及其改进措施。 关键词：下向焊；缺陷；改进措施 中图分类号： P755. 文献标识码：A 文章编号： 1. 下向焊在长输管道建设中的发展和应用 下向焊焊接工艺在长输管道建设中不断发展，得到了广泛的应用，现己成为一门较为成熟的工艺。60 年代后期，该工艺主要使用纤维素焊条，但是当用于大直径、厚壁管的焊接时，其焊接速度反而比不上向上焊，因此下向焊焊接方法也在不断发展和完善，出现了以下几种工艺。 1.1 混

2、合型手工下向焊焊接工艺 根据前述对焊接材料的分析，低氢型焊条由于焊缝金属中含氢量和含氧量较低，在相同条件下，其韧性较纤维素焊条好，但速度慢，由此产生了混合型手工下向焊焊接工艺。该工艺是采用纤维素型焊条根焊、热焊和低氢型焊条填充焊、盖面焊的焊接方法，可充分发挥两种焊条的优点，适用于钢级较高的管道焊接。在国际管道建设上使用较多，美国、加拿大、荷兰及瑞典等国家在 80 年代后期的长输管道手工焊中广泛采用;在我国也有应用实例。可以预见，随着管道工程对管材提出更高的要求，高强度、高韧性的大口径钢管应用日益广泛，混合型下向焊焊接方法会逐步成为长输管道现场焊接的主要方法。 1.2 复合型下向焊焊接技术 复合

3、型下向焊是指对根层与热焊层采用下向焊、对填充层与盖面层采用向上焊的焊接方法，它主要用于壁厚较大的管道。如前所述，壁厚较大的管道，采用下向焊焊接方法，焊接层数多，反而不能发挥其焊接速度快的优势，因此考虑采用复合型的焊接方法，可发挥两种工艺的优点。 1.3 下向焊焊接技术中的不同工艺在我国的应用 1993 年建成投产的达连河一哈尔滨煤气管道是我国第一根采用低氢下向焊技术的管道干线工程，管径为 630x7 一 720x7，材质为 A3F 钢，全长 247.45km，最大工作压力为 21.6MPa。陕京输 气管道工程，线路工程用钢管管材为 APISLX60 级，管径 660mm，壁厚 7.1 一 14

4、.3mm；沿途环境比较恶劣，要求焊接接头具有较高的低温冲击韧性，通常的全纤维素焊接工艺难以满足该要求，经过综合性能比较、实验和焊接工艺评定，采用混合型手工下向焊焊接工艺，获得了成功。苏州工业园区输水管道工程，该工程所用的钢管规格为 D1400，壁厚14mm。若采用单一的下向焊方法，一道焊口需要 7 一 8 层，而采用复合型下向焊方法，只需 4 一 5 层，这样，根层与热焊层采用下向焊，可加快焊接速度，而填充层与盖面层采用向上焊的焊接方法，可减少层数，由此一道焊口可节约焊接时间约 30mm，可降低焊工的劳动强度，提高工作效率。因此该工程即采用了该项工艺。 2. 管道下向焊焊接技术常见缺陷的原因及

5、预防方法 2.1 气孔 这种常见缺陷在现实中常常以两种形式出现，即表面气孔和中间层密集性气孔，造成这种现象的主要因素是焊接金属在焊接过程中吸收了过多的气体，而当焊接完成后，金属开始降温冷却，此时气体在金属中的溶解度开始下降，但气体却无法正常的从金属中溢出，从而以气泡的形式存在于金属焊缝中。管道焊缝中存在气孔的现象不仅可以使焊缝的有效截面变小，影响整个焊接缝的强度，还会使焊缝的整体应力分布不均匀，尤其是一些密集型气孔，直接影响着整个焊接点的整体塑性。造成气孔产生的原因主要有：焊接过程的技术手法存在不当；焊接过程中角度的选择不当；焊接口附近存在一些污染物；焊接材料不够干燥；焊接时温度控制不得当，管

6、道的温度太低使得焊接后焊点处温度降低过快。焊接过程中预防气孔的有效方法是：焊接时尽量选择短弧焊；并降低焊接时焊条的运行速度，从而使熔池中气体有充足的时间溢出；对焊接点附近的管道进行有效的清洁处理，尤其是管道上存在的油渍和油漆等污物；焊条在使用前需要进行必要的烘干处理，并存放在特定的保温桶内；在周围环境较为寒冷的地点施工时，应该对管道的温度进行合理的控制，此外焊接后管道的保温措施也要到位；在一些刮风下雨天气中进行焊接施工时，应该采取相应的防护措施，防止熔池中进入不必要的气体。 2.2 夹渣 所谓夹渣就是指在焊缝中残留下的熔渣，夹渣现象会使整个焊缝的强度大大降低，整体的致密性也会受到影响。造成这种

7、缺陷的主要原因就是焊件的清理工作不够彻底或者多层多道焊层间的药皮清理不够彻底。另外，在焊接时药皮掉落在熔池中也会引起夹渣现象，此外，焊层太厚和焊接角度不适合也会导致这种现象。 预防夹渣现象产生的主要方法有：管道的坡口尺寸应该经过静谧的计算，并且坡口需要进行仔细的打磨操作；焊接使用的焊条应该进行必要的烘干操作，避免使用那些出现偏芯和潮湿的焊条；焊接过程中实用的电流和焊接的速度应该适当，整个运条过程应该速度缓慢。 2.3 咬边 咬边现象主要是指在沿着焊趾的母材部位烧熔形成的沟槽或凹陷，造成这种现象的主要原因是焊接过程中使用的电流过大和运条的速度太快造成，另外，焊接时电弧辣的过长和焊接角度选择不适合

8、也会产生咬边现象。预防咬边缺陷的主要方法是：严格按照焊接操作的相关要求选择焊接电流和运条方法和速度，焊接过程中注意观察焊条的角度和电弧的长度，并及时纠正和调整；在进行盖面焊时，在保持电弧稳定的前提下，尽量选择小的焊接电流；焊接过程中运条的角度应该保持在前进方向的 50-100之间，在进行两端的焊接时尽量降低运条速度，中间焊接时可以适当加快运条速度。 2.4 未焊透、未融合 这种缺陷的出现会使得整个焊缝出现一定的间断和突变，从而影响整个焊缝的强度，一些情况严重时，还可能会产生一些裂缝，严重影响焊接质量。这种现象出现的主要原因是坡口角度以及对口间隙太小；焊接时电流选择过小；焊接时运条速度过快以及焊

9、接电弧偏向于坡口的一边都可能会产生这种现象。预防未焊透和未融合缺陷的主要方法有：严格按照相关的焊接规定进行焊接；根据焊接材料的不同选择适当的坡口角度；焊接时应该保证熔池前方预留一寸左右的灵活运条区域，尽量保证电弧始终在破口的根部燃烧，使坡口两侧均匀熔合，达到平面焊双面成形。 2.5 焊接裂纹 焊接裂纹是一种非常严重的缺陷。焊口强力组对，焊接过程中管子受到震动冲击，定位焊不牢固，未对称施焊，根焊与热焊的层间间隔时间太长等是产生裂纹的原因。防止产生裂纹的方法是焊口严禁强力组队；管道垫置稳固，施焊时管子不得受到展动冲击；定位焊应牢固，限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，施焊时应由两名焊工

10、同时施焊，采用合理的焊接顺序，提高焊缝收缩时的自由度。 3.下向焊焊接工艺在天然气管道建设应用过程中应注意的问题 3.1 采用合理的焊接工艺 输气管道宜采用低氢型向下焊条，通过上述分析可以看到这样从焊条上很好地保证了焊接质量，但降低了焊接速度，提高了工程造价。因此建议应根据所选用的管材、壁厚、现场施工条件等因素，进行综合比较，采用合理的焊接工艺。 3.2 应用下向焊工艺，关键在于选用工艺性能满足要求的焊接材料 下向焊技术使用的电焊条主要为纤维素型和碱性低氢型两大类。纤维素型电焊条主要特点是药皮发气较早且多，浸润性好，根焊成形好，过渡圆滑，同时，其对口间隙小，焊接速度快，效率高的优势也很突出，焊

11、缝气孔也较少见。 碱性低氢型下向焊电焊条目前国内还没有生产，国际上应用较为普遍。该焊条焊缝金属中含氢量和含氧量较低，在相同条件下，其抗冷裂性和韧性均较纤维素焊条好，并且焊缝金属具有良好的综合力学性能。但是低氢型焊条的电弧吹力不及纤维素焊条大，焊接操作不便，焊接速度慢，电焊条端头必须有引弧剂，出气孔的儿率还是较高；若停弧，剩下的电焊条无法使用，对焊接设备和操作水平要求较高。 3.3 焊接顺序 管道下向焊宜采用流水作业，小直径时，每层由两名焊工同时自顶部开焊，较大直径时，一名焊工自管顶开焊，另一名焊工自 3 时位置处开焊，直径N700 时，推荐由三名焊工同时焊接， 以缩短根焊时间，保证层间温度，另

12、外从不同位置开焊，能有效保证对口间隙不会变化。 3.4 焊前预热 对焊接区域进行预热有利于打底焊时不粘条，焊接电流稳定，坡口两侧熔合良好。应依据所选用钢材等级和工艺评定规定，决定是否需要预热。如果要预热，可采用在管接头坡口两侧 100mm 范围内进行火焰预热的方法，温度为 100200，应均匀上升，要对温度进行测量控制。 结语：在油田地面施工中，管道焊接性直接决定着生产能否正常进行，因此，应及早发现缺陷，从施工管理、质量管理、技术管理角度把焊接缺陷限制在一定范围内，这样才能确保生产安全。 参考文献 1张善辉.浅议管道下向焊接中的常见缺陷J.中国科技纵横，2012(3). 2程国帅.浅谈手工下向焊焊接工艺J.科技创业家，2012(3). 3刘在武.下向焊焊接缺陷产生原因及预防J.黑龙江科技信息，2010(31). 4曾乐：现代焊接技术.上海技术出版社，1992 5陈学武等：长输管道向下焊焊接工艺，焊接，1999（10） 6倪志明等：向下焊在管道工程中的应用，焊接，2001（2）