陕西化建二公司
摘要：本文介绍了工厂化预制的工艺流程，总结了气保焊和埋弧焊的焊接参数及要求，对施工中常见的质量及防治办法进行着重介绍。同时总结了我厂的先进经验。为以后工厂化预制提供经验。
关键词：管道预制；工厂化预制；气保焊；埋弧焊
1.1引言
靖边能源化工综合利用启动项目是国家级重点项目，是延长集团在建的最大项目；其主要包括60万吨/年DMTO装置和150万吨/年DCC装置。这两套装置都是世界上最先进的技术，其中DMTO装置是世界第二套煤制烯烃装置。这两套装置的特点都是工艺管线复杂，焊接量大，工期要求紧。
为了满足工程的工期要求，保证工程施工质量，我集团公司在靖边工业园建立了三个预制厂，这三个管道预制厂将对施工进度和施工质量将起到积极的作用。
管道预制厂利用上海前山管道公司的工厂化预制理念，结合我公司的具体情况所建立的。现以第三管道预制厂为例介绍工厂化预制在管道施工中的应用。
1.2工艺流程
管道预制厂的工艺流程是按照上海前山管道公司的工厂化理念，并结合我单位的具体情况设计建造的，主要包括下料工段、打磨工段、组对工段、氩弧焊打底工段、自动焊焊接工段。按照上海前山的要求，在焊接过程中直接用自动焊机打底。但在实际生产中发现，氩弧焊打底的合格率更高、焊接速度更快。管道预制工作流程如下图所示：
1.3管道的预制焊接
自动焊接是整个工厂化预制的关键，现分别对气保焊和埋弧焊的焊接方法和焊接参数进行介绍，以此来指导以后的施工。
1.3.1焊接材料的选择
气保焊主要采用20%二氧化碳和80%氩气的混合气体为保护气，采用熔化极焊接技术。气保焊机采用焊丝主要分为以下两种：①碳钢管的焊接采用Φ1.2mm的ER50-6系列焊丝；②0Cr18Ni9材质的不锈钢采用Φ1.2mm的ER308L系列焊丝。埋弧焊机采用Φ2.4mm的ER50-6系列的埋弧焊丝和CHF101埋弧焊剂，配比为1：2。
1.3.2气保焊焊接技术
1.3.2.1气保焊焊接管道规格的选择
根据上海前山管道公司的技术要求，利用气保焊管道工厂化预制可进行DN50~DN600的无缝管道的预制，不能进行有缝管道的预制主要是由于有缝的焊接钢管在滚动过程中焊缝与滚轮接触时产生跳动，此时焊缝与焊枪的距离改变而无法进行焊接。根据其他预制厂的经验，当管径小于DN150时，利用自动焊焊接效率不高，但我厂在实践中发现，当管道直径为DN80时，采用自动焊焊接效率也比较高。
在实际预制中可以利用气保焊焊接管道的规格为DN80~DN600的无缝钢管。
1.3.2.2气保焊焊接参数的确定
气保焊的焊接电流主要决定了送丝速度，如果电流过大、送丝速度过快容易产生未熔、夹渣等缺陷，焊接时会产生忽强忽弱的弧光，间断性“啪啪”的声音，焊接是飞溅特别大，当电流过小时容易产生气孔缺陷，但电流的大小也是相对的，其大小在一定程度上也取决于电压，当电压过大，也就是电流过小，反之亦然。所以在焊接过程中只能确定焊接电流和电压的区间，根据现场施工经验，碳钢焊接电流区间如下表所示：
表1.气保焊焊接电流参数
1.3.2.3不锈钢管道的焊接
预制厂已开始进行不锈钢的焊接实践，主要练习进行φ168*7的不锈钢管道焊接，在焊接过程中，填充和盖面的焊接电流都为170A左右，填充的电压在25V左右，盖面的焊接电压在27V左右。将已将焊好的两道焊口进行射线探伤，结果都达到II级以上合格。现在不锈钢管道正在做焊接工艺评定，计划将在下个月进行DCC不锈钢管道的预制工作。
1.3.3气保焊常见缺陷处理
1.3.3.1气孔缺陷处理技术
在焊接时，焊接接头处是最容易产生缺陷的位置，需要对焊缝的接头进行打磨处理。我厂发现在下图所示的区域经常会产生气孔缺陷。尤其是壁厚比较厚，更易发生此种情况。
每次产生气孔的长度都大约15~20mm，对此进行分析发现，主要是由于在焊缝打磨时自动焊机不停止焊接，角磨机会产生强风，经过测量其风速远远大于2m/s，在打磨时所产生的风将二氧化碳保护气吹散，破坏保护气层，由此产生气孔缺陷。开始时为了解决这一问题，只能将焊机停止进行打磨处理，这样既增加了焊接接头数量又降低了功效。
为解决这一难题，我厂技术员和焊接技师提出在焊接枪杆的位置上挂一个50mm*100mm方形钢板，这样可利用钢板将风挡住，同时还可以保证焊接不停顿，不仅解决了缺陷问题，而且保证了焊接效率。经此一役，后续的管道焊接过程中再未发生此类问题。
1.3.3.2条形缺陷处理技术
在管道组对时焊缝的宽窄经常不均匀，为此必须要注意焊枪的摆幅，尤其是当焊缝突然变窄时，焊枪就会摆到焊缝上面，在此焊缝坡口位置必然会产生条形缺陷。现在在焊接过程中的缺陷绝大部分都是在此位置产生的。对此在焊接过程中必须时刻观察焊缝的宽窄和熔池的变化，及时进行焊枪摆幅的调节，同时焊接前也要首先观察焊道，确定焊道的宽窄，一般在焊缝最宽处起弧，这样方便焊接，在焊接过程中随着焊缝的宽窄调节焊缝摆幅。
1.3.3.3咬边缺陷处理技术
焊机转速也是影响焊缝质量的关键因素，在焊接过程中要控制管道的转速，如果转速太快会产生咬边缺陷，即使不产生缺陷，由于焊缝的月牙纹太宽，纹路压不实，焊缝不美观。如果管道转速太慢，首先是影响焊接效率，其次就是可能将焊缝击穿。所以在焊接时要时刻观察焊好焊缝的纹路，及时对转速进行调节。
1.3.4埋弧焊焊接技术
1.3.4.1氩弧焊+手工电弧焊+埋弧焊的联合应用技术
埋弧焊主要是利用焊剂覆盖在熔池表面，隔绝空气对焊缝起到保护作用，埋弧焊的主要特点就是焊接电流、电压大，焊缝熔深深，焊接质量好，至今我厂埋弧焊焊接还未出现质量缺陷，但也正是因为焊接电流大，容易产生击穿，所以在氩弧焊打完底后，需在进行手工电弧焊填充。此技术对焊接口径大、壁厚厚的管道，焊接质量好、效率高。
1.3.4.2埋弧焊焊接参数的选择
埋弧焊焊接的特点就是高电流、高电压，使得焊缝的熔深较深，在焊接过程中不会产生气孔、未熔等缺陷。焊接电流和电压以及转速等参数随着管道壁厚的不同其值也有差异，但其具体范围如下表所示：
在焊接过程中，当观察到焊缝内测焊接位置呈现红热状态时的焊接电流电压较为合适。
1.3.4.3有缝钢管的焊接技术
如前所述，上海前山管道公司的技术文件上表明，预制厂无法预制焊缝钢管，但我厂在焊接过程中发现，埋弧焊的焊枪是顶在焊缝上，其上安装弹簧，可以自由伸缩，即使焊接钢管的焊缝与滚轮接触产生跳动，也不会对焊缝产生影响。现我预制厂已可以焊接直径大于等于350mm的有缝管。
1.3.4.4大于DN600管道的焊接技术
根据上海前山管道公司的技术要求，预制管道的直径小于DN600，我预制厂根据埋弧焊机的性能，测量压管上下滚轮之间的间距为830mm，所以小于DN800的管道在理论上是可以在埋弧焊机上转动。在预制过程中，我们将水泥地面砸个坑洞，使弯头能够转过。现我单位已预制DN800的直缝钢管。这是对工厂化预制的一个重要突破。
1.4结论与创新点
本文介绍了预制厂的工作流程，在此过程中阐述了焊接工艺的重要性，根据实际出发，确定了预制厂可焊接管道规格为DN80~DN800，同时突破了预制厂不能预制焊缝钢管的技术障碍。根据现场经验总结了气保焊和埋弧焊的焊接参数要求。结合焊接过程中常见的气孔、咬边、未熔等质量缺陷，说明缺陷此类缺陷产生的原因和处理办法。并对我厂在施工过程中的创新点进行总结，为以后的施工总结经验。
我预制厂在预制过程中有以下创新点：
第一，我预制厂能进行有缝钢管的预制，这在其他预制厂还未进行。
第二，我预制厂能进行小于等于DN800的管道预制，扩大了上海前山管道公司提出的只能预制DN600以下管道的技术要求。大大提高了工厂化预制的适用范围。
第三，在气保焊机子上加装一个铁片挡板，解决了焊缝打磨时所产生的风对焊接质量的影响。同时也解决了不用停机打磨，大大提高了焊接效率。
第四，我厂已进行DN80~DN600无缝管道的预制工作，实践证明在预制DN80管道时焊接效率也比较高，打破了小于DN150管道自动焊焊接效率不如手工焊接效率高的传统观念。
第五，我厂改变自动焊机打底的方法，经过实践证明，氩弧焊打底的效率和质量远远高于机子打底。
第六，我预制厂已首先开始练习不锈钢管道的焊接，其焊接效果比较好，即将进行大规模生产。