全焊接球閥在長輸管線中的焊接工藝
前言：
閥門是長輸油氣管道為實現(xiàn)集輸、分輸和調(diào)節(jié)輸量,以及為實現(xiàn)站內(nèi)循環(huán)、設(shè)備連通、倒罐、液化氣站和清管器收發(fā)等作業(yè)所使用的控制部件。閥門既是保證管道運行安全的設(shè)備,又是進行管道輸送自動控制和運行調(diào)度的主要工藝設(shè)備。在長輸管線閥門中,球閥使用較多。在國家重點管道工程中,主干線截斷閥全部采用進口大口徑全焊接球閥,要求使用壽命必需達到30年及以上。閥門在本文中主要從全焊接球閥閥體的焊接材料、焊接方法、焊接結(jié)構(gòu)、焊接工藝及相關(guān)試驗等方面進行總結(jié)分享。
閥體與焊接材料：
全焊接球閥的閥體材料通常采用碳素鋼或低合金鋼, 如ASTMA105、A694、A350和A516等,其化學成分對焊接時結(jié)晶裂紋的形成有著重要影響。焊接時,焊縫中的S和P等雜質(zhì)在結(jié)晶過程中形成低熔點共晶。其中S對形成結(jié)晶裂紋影響zui大,但其影響又與鋼中其他元素含量有關(guān),如Mn與S結(jié)合成MnS而除硫,從而對S的有害影響起抑制作用。Mn還能改善硫化物的性能、形態(tài)及其分布等。因此,為了防止產(chǎn)生結(jié)晶裂紋, 對焊縫金屬中的Mn/S 值有一定要求。
Mn/S值多大才有利于防止結(jié)晶裂紋,還與含碳量有關(guān)。含C量愈高,要求Mn /S值也愈高。Si、Ni及雜質(zhì)的過多存在也會增加S的有害影響。嚴格控制閥體材料采購時的化學成分,制定相關(guān)的材料采購標準,是有效避免閥體焊接時產(chǎn)生結(jié)晶裂紋的有效途徑之一。
焊絲與焊劑 ：
焊絲主要作為填充金屬向焊縫添加合金元素,其化學成分和物理性能不僅影響焊接過程中的穩(wěn)定性、焊接接頭性能和質(zhì)量,同時還影響著焊接生產(chǎn)率。焊絲材料主要根據(jù)閥體材料選擇。對常用閥體材料,通常所選用的焊絲材料有碳素鋼焊絲（如H08MnA）和低合金鋼焊絲（如H10Mn2）等。同時,焊絲直徑的選擇對焊縫形狀也有著較大影響,在焊接電流、電弧電壓和焊接速度一定時,焊縫熔深與焊絲直徑成反比,熔寬與焊絲直徑成正比。對于全焊接球閥閥體常采用埋弧自動焊,其焊絲直徑一般為215～6mm。
焊劑在焊接過程中起隔離空氣、保護焊縫金屬不受空氣侵害和參與熔池金屬冶金反應的作用。當焊絲確定后,配套用的焊劑直接影響焊縫金屬的力學性能（特別是塑性及低溫韌性） 、抗裂性能、焊接缺陷發(fā)生率及焊接生產(chǎn)率等。這就要求焊劑必須具有良好的冶金性能和工藝性能,顆粒度符合要求（普通焊劑顆粒度為0.45 ～2.50mm,0.45mm以下的細粒不得大于5% , 2.50mm以上的粗粒不得大于2%。細顆粒度焊劑粒度為0.28 ～1.425mm, 0.28mm 以下的細粒不得大于5%,1.425mm以上的粗粒不得大于2% ） , 含水量W（H2O） ≤0110%,機械夾雜物的含量不得大于W（雜質(zhì)） 0.30% ,含硫磷量W（S）≤0.060% ,W（P）≤0.080%。根據(jù)所選用焊絲材料及閥體材料,焊劑多選用高硅型熔煉焊劑或高堿度燒結(jié)型焊劑。
焊接坡口：
閥體采用埋弧自動焊,配合以空冷或風冷方進行焊接。鍛鋼閥體壁厚通常為40 ～50mm,宜采用窄間隙坡口埋弧焊,坡口底層間隙為8 ～35mm,坡口角度為1°～7°,每層焊縫為1～3道,常采用工藝墊板打底焊。為使焊絲送達窄坡口底層,需設(shè)計能插入坡口內(nèi)的窄焊嘴,焊絲向下伸長度常取45～75mm,以獲得較高熔敷速率。焊接時采用焊劑,其顆粒度一般較細,并要求脫渣性好,滿足高強韌性焊縫金屬性能。為保證焊絲和電弧在深而窄的坡口內(nèi)位置正確,必要時須采用自動跟蹤控制。
焊接工藝：
當其他條件不變時,熔深與焊接電流變化成正比。電流小,熔深淺,余高和寬度不足。電流過大,熔深大,余高過大,易產(chǎn)生高溫裂紋。
電弧電壓與電弧長度成正比。在相同的電弧電壓和焊接電流時,如果選用的焊劑不同,電弧空間電場強度不同,則電弧長度不同。當其他條件不變時,電弧電壓低,熔深大,焊縫寬度窄,易產(chǎn)生熱裂紋。電弧電壓高時,焊縫寬度增加,余高不夠。埋弧焊的電弧電壓是依據(jù)焊接電流調(diào)整的,即一定焊接電流要保持一定的弧長才可能保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒,所以電弧電壓的變化范圍是有限的。
