埋弧焊焊接技術(shù)顯得尤其重要。本文主要介紹直縫埋弧焊鋼管的預焊技術(shù)。 

1. 預焊技術(shù)現狀

預焊是直縫埋弧焊鋼管的焊接工藝組成部分，它將成型縫沿全長(cháng)進(jìn)行“淺焊”，是直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)中的特殊工序之一。

在早期的直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)中沒(méi)有預焊，直到第二代UOE焊管機組中才開(kāi)始出現了預焊機，但此時(shí)的預焊為間斷式焊接，間距約300mm，到了UOE焊管機組發(fā)展的第三代(1968～1979年問(wèn))，預焊得到

了極大的重視和發(fā)展，已將不連續方式變?yōu)檫B續方式，此階段的預焊技術(shù)為現代預焊技術(shù)奠定了基礎。

現代預焊技術(shù)采用了連續的、高速的氣體保護焊(MAG)方式和焊縫激光跟蹤，焊速可達到7 m／min，焊道成型平直美觀(guān)。就MAG焊而言，目前有兩種方法：一種是美國和德國等國家采用的單絲雙電源的大電流高速氣體保護預焊，另一種是日本采用的雙絲高速氣體保護預焊。目前應用較多者為單絲高速氣體保護預焊，我國從德國引進(jìn)的兩條直縫埋弧焊鋼管生產(chǎn)線(xiàn)中預焊都是采用此種方法。

從鋼管的質(zhì)量標準中也可反映出預焊技術(shù)的發(fā)展，在新的有關(guān)海洋、低溫和酸性條件用管標準IS03183—3和GB／T9711．3的6．3款中，已明確提出不允許采用斷續點(diǎn)焊，說(shuō)明了預焊方式對鋼管質(zhì)量的重要性。

2. 預焊工藝

2.1 預焊工藝過(guò)程

預焊時(shí)，先將鋼管管坯進(jìn)行合縫，隨后進(jìn)行連續氣體保護焊，在焊接同時(shí)進(jìn)行焊縫狀態(tài)和焊接質(zhì)量的監測和反饋。具體工藝過(guò)程為：進(jìn)口輥道接受管坯--調整管坯開(kāi)口位置--輸送裝置遞送管坯葉管坯合縫--確認合縫質(zhì)量--焊槍下降準備焊接--啟動(dòng)激光跟蹤器進(jìn)行跟蹤--打開(kāi)保護氣體及冷卻水閥--啟動(dòng)焊接(管坯以焊接速度進(jìn)給)_--到終端熄弧停焊--滯后關(guān)斷保護氣體--焊槍上升回位--管坯傳往下道工序。到此，一個(gè)預焊周期完成。

在上述工序中，調整管坯的開(kāi)口位置，是指將開(kāi)口縫位置調整到要求位置，一般是12點(diǎn)鐘位置，此項工作可通過(guò)電控系統中攝像監視系統進(jìn)行。確認合縫質(zhì)量，就是對合縫的錯邊量、合縫的間隙等進(jìn)行確認，只有確認后才可進(jìn)行合縫的跟蹤和焊接。為了保證焊接質(zhì)量，在焊接啟動(dòng)前，檢查專(zhuān)用焊槍?zhuān)皶r(shí)清理焊槍上的飛濺物，可適當噴些防飛濺劑。預焊的啟弧和熄弧一般在啟弧板和熄弧板上進(jìn)行。管端約80mm范圍內的成型縫在預焊結束后通過(guò)手工氣體保護焊進(jìn)行焊接。

2.2 預焊質(zhì)量

預焊質(zhì)量包括合縫質(zhì)量和焊縫質(zhì)量。

(1)合縫(也即成型縫)無(wú)錯邊或錯邊小于規定值，一般規定錯邊量≤板厚的8％，大不超過(guò)1．5mm。 

(2)要保證焊縫有適宜的熔透深度和熔敷量，既要保證焊后不開(kāi)裂，不產(chǎn)生燒穿現象，又要控制焊縫高度，對外焊焊縫余高不產(chǎn)生影響。

(3)焊道連續，成型良好，以利于保證后的外焊質(zhì)量。

(4)焊縫不存在焊偏、氣孔、裂紋、夾渣、燒穿及背面焊瘤等缺陷，要求焊縫中心偏差≤1 mm。

(5)無(wú)電弧灼傷，飛濺小，不影響管端坡口及表面質(zhì)量。

(6)焊縫與母材匹配，焊縫金屬理化性能達到質(zhì)量要求。 

2．3焊接材料及規范 

(1)保護氣體。

預焊所用的保護氣體基本上可以與常規的CO：／MAG焊相同，純CO：氣體雖然可進(jìn)行焊接，但為了減少飛濺，改善焊縫成型， 以利后續焊接工序，仍然推薦富氬氣混合氣體，并加大氬氣的

配比。當焊速大于4m／min時(shí)，其保護氣可采用三元混合氣體(Ar+CO：+0：)，該工藝過(guò)程即屬于“大電流MAG焊”。 

(2)焊絲。

同保護氣體一樣，預焊可以采用H08Mn2SiA等常規焊絲，但對于管線(xiàn)鋼的預焊應采用專(zhuān)用焊絲，如X70鋼采用MD82焊絲。針對不同的壁厚，可以選擇西2．5mm、th3．2 mm、64．0 mm等不同直徑的焊絲。 

(3)焊接規范。

一般通過(guò)試驗進(jìn)行確定。對于不同規格的焊絲，當焊接線(xiàn)能量處于一定范圍內、焊縫具有良好外觀(guān)成型的同時(shí)，兼有較佳的理化性能。以舭．0mm焊絲為例，當線(xiàn)能量在3．5 ～4．0 kJ／

cm時(shí)，焊縫外觀(guān)及理化性能均處于理想狀態(tài)。 

3. 預焊設備

預焊設備主要包括機械系統、液壓系統、焊接系統、電控系統等部分。

3．1機械系統

機械系統是設備的主體，包括進(jìn)出口輥道、驅動(dòng)裝置、合縫裝置、內擴導向裝置等，它實(shí)現管坯的合縫、輸送。 

(1)進(jìn)出口輥道。進(jìn)出口輥道完成管坯的接授、輸送、開(kāi)口縫位置調整等功能。根據預焊工藝 要求，管坯的下底標高不變，因此要求進(jìn)出口輥道開(kāi)口能根據鋼管規格進(jìn)行調節。 

(2)驅動(dòng)裝置。預焊機一般采用焊槍固定、管坯移動(dòng)方式。驅動(dòng)裝置實(shí)現管坯合縫和焊接時(shí) 的輸送。根據預焊工藝要求，焊接速度連續可調，調節后穩定可靠，此要求也就是對驅動(dòng)裝置的驅動(dòng)要求，因此一般采用直流調速電機。傳動(dòng)方式一般采用鏈傳動(dòng)。通過(guò)安裝在傳動(dòng)鏈上的推塊推動(dòng)管坯連續進(jìn)給。

(3)合縫裝置。合縫裝置完成管坯的收縮擠壓合縫。為了適應妒06～thl422 mm(或咖1 625 

mm)的管徑范圍，一般設計7～9組壓輥對管坯進(jìn)行控制，保證管坯合縫為一個(gè)理想的圓形合縫。裝置包括機架、環(huán)形架、合縫壓輥等，見(jiàn)圖1。環(huán)形架可沿機架上下移動(dòng)，從而保證管底下表面標高不變。合縫壓輥實(shí)現對管坯的擠壓合縫。每組壓輥可沿環(huán)形架圓周方向移動(dòng)。根據不同的管徑，調整不同的輥梁夾角。每組壓輥也可徑向調節，以適應不同的鋼管規格。為了保證管坯合縫的穩定，每組壓輥在周向利用彈簧力鎖緊，鋼管換規格調型時(shí)再利用液壓力開(kāi)鎖；其徑向依靠液壓力鎖緊，保證合縫質(zhì)量。

(4)內擴導向裝置。內擴導向裝置安裝在機架管坯進(jìn)口側，用于對管坯內腔的支撐，減少錯邊 量，提高合縫質(zhì)量，主要用于薄壁管。 

3．2液壓系統

液壓系統完成機械系統的部分功能。一般液壓系統設計有一集中的液壓站，通過(guò)管道與合縫輥的周向松鎖缸、徑向退讓保護缸、進(jìn)出口輥道開(kāi)口調整機構油缸等相聯(lián)，以滿(mǎn)足工藝對這些執行元件的

要求。 

3．3焊接系統

焊接系統采用MAG焊連續焊接。主要包括焊機、專(zhuān)用焊槍、水冷系統、送絲系統、送氣系統、地線(xiàn)裝置和焊接操作機等。 

為了滿(mǎn)足大電流、高速焊接的要求，可采用兩臺DC一1000林肯焊機并聯(lián)使用。送絲系統可采用與焊機相配套的NA一3送絲機構。專(zhuān)用焊槍采用噴嘴與導電桿分別冷卻的雙水冷式，保證焊接的穩定與使用壽命。送氣系統選用三元氣體(Ar+CO：+O：)配比器，并帶有流量檢測開(kāi)關(guān)。焊接操作機用來(lái)固定專(zhuān)用焊槍、激光跟蹤機構等，根據鋼管規格、焊點(diǎn)位置可以作縱向和上下位置調節。

3．4電控系統

電控系統實(shí)現對整個(gè)預焊區的控制，是一個(gè)由現場(chǎng)總路線(xiàn)構成的分布式控制系統(rCS)。主站可采用西門(mén)子s7系列作為控制中心，協(xié)調各個(gè)從站的動(dòng)作?？刂葡到y實(shí)現下列功能： 河北美德鋼管制造有限公司 http://www.hebeimeide.com 

(1)焊接操作機的控制。由電機拖動(dòng)，實(shí)現操作機橫梁的升降和伸縮運動(dòng)。 

(2)焊接過(guò)程控制。采用程序控制器結合焊機本身的控制，實(shí)現對焊接過(guò)程的控制。

(3)攝像監視系統的控制。能夠保證焊接過(guò)程中清楚地觀(guān)察焊絲對縫及焊接進(jìn)行的情況。 

(4)激光跟蹤的控制。進(jìn)口激光跟蹤，實(shí)現高速預焊的焊縫自動(dòng)跟蹤，同時(shí)，能夠檢測合縫的錯邊量，當錯邊量超標時(shí)，及時(shí)報警。

(5)斷弧檢測及控制。檢測焊接過(guò)程中的焊接電流、電弧電壓，信號綜合后獲取斷弧信號，當檢測到斷弧時(shí)，自動(dòng)停止焊接過(guò)程。

(6)氣體流量的控制。在混流排出口處安裝流量計，將信號引入控制系統，當氣體流量不足時(shí)實(shí)現報警并停止焊接過(guò)程。

4. 預焊常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施預焊作業(yè)中常常出現錯邊、背面焊瘤、燒穿、氣孔、飛濺、焊縫成型差等缺陷。 

(1)錯邊。

這是預焊中常見(jiàn)問(wèn)題，錯邊超差，直接導致鋼管的降級或報廢。所以，預焊時(shí)要 求嚴格控制錯邊量。當整根或大半根鋼管坯出現 錯邊超差時(shí)，一般是由于：①開(kāi)口縫調整不到位 (合縫偏向一側)；②合縫壓輥調整不到位(壓輥的周向角度不對，或以管坯中心線(xiàn)為軸線(xiàn)，左右壓輥不對稱(chēng)，或相對的壓輥的徑向伸長(cháng)量不一致)，沒(méi)有壓圓；③預彎邊沒(méi)有預彎到位，板邊存在直邊現象所致。當管坯的頭或尾出現錯邊超差時(shí)，一般是由于：①進(jìn)出口輥道的位置不對；②環(huán)形架中心不對；③合縫壓輥壓圓不好，個(gè)別壓輥位置偏差；④成型不好(成型后的管坯兩邊高低相差較 大；⑤開(kāi)口縫寬在150 mill以上)；⑥液壓系統壓力波動(dòng)所致。 

(2)背面焊瘤、燒穿。

背面焊瘤，若清除，耗時(shí)，影響生產(chǎn)過(guò)程的正常進(jìn)行；不清除，影響內焊焊接成型及內焊焊縫的跟蹤。燒穿，影響內外焊質(zhì)量，需填補。產(chǎn)生背面焊瘤和燒穿的原因，一般是：①合縫不緊，也有可能是液壓系統壓力過(guò)低；②成型不好，圓度偏差大；③預焊工藝參數選擇不當。一定的焊接電流和電弧電壓要配以適當的焊接速度，線(xiàn)能量過(guò)大或焊速過(guò)低，都易產(chǎn)生背面焊 瘤和燒穿。 

(3)氣孔。

預焊焊縫氣孑L導致內外焊的內部缺陷。預焊焊縫產(chǎn)生氣孔，一般是由于：①保護氣體質(zhì)量不佳，如含有水分，壓力流量不夠等舊3；②焊槍出現部分堵塞，保護氣體形成的氣罩不均，有害氣體攪入；③坡口上有銹蝕、油污等所。 (4)焊縫成型差。焊縫成型差，影響后序的內封性能，確保了管體和管件之間不會(huì )因松動(dòng)引起 滲漏。(2)DNl25～DN600的襯塑復合鋼管因口徑較大，擰緊螺紋較困難，故采用溝槽式管接頭連接，執行CJ／T156標準。我公司生產(chǎn)的溝槽式管接頭¨j，出廠(chǎng)前承受過(guò)3．75 MPa的耐壓試驗、0．08 MPa的真空試驗和使用壓力1．5倍的氣壓試驗。