Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．２，２０１ ３ 长输管线Ｘ８０钢管道的焊接 文海庆 （中石油第二建设公司，甘肃兰州７３００６０ １ 摘要：Ｘ８０钢属于针状铁素体（贝氏体）超纯净、超低碳型管线钢，碳含量在０．０２—０．０５％，硫含量不大于０．０５％，由于 含碳量较低，所以其淬硬倾向不大，但由于钢材的强度级别较高，在焊接时具有一定应力，因此，需要采取预热处理。正 确选取焊接材料等措施来防止冷裂纹的产生，并且采用高匹配进行焊接，使焊缝具有更高的韧性以防止缺陷。 关键词：Ｘ８０钢；焊接；管道 中图分类号：ＴＧ４５７．１１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５４５ｘ（２０１３）０２—０１１４－０２ 中缅天然气管道是我国“十一五”期间规划的重 １．２工艺性能 大天然气管道项目之一，与同期拟建的中缅原油管 （１）弯曲试验要求 道共同构成我国油气进１＝Ｉ的西南战略通道。管道起 在弯曲后，试样拉伸弯曲表面上的焊缝和熔合 自缅甸西海岸皎漂市，从云南瑞丽市进人中国境内， 线区域所发现的任何方向上的任一裂纹或其它缺陷 终点到达广西贵港市。中缅天然气管道工程（国内 尺寸，应不大于钢管公称壁厚的１，２，且不大于３ 段）干线全长１ ７２６．８ ｋｍ，其中与中缅原油管道并行 ｍｍ。除非发现其它缺陷，由试样边缘上产生的裂纹 ｌ １０１．２ ｋｍ。全线管径 １ ０１６ ｍｍ，设计压力１０ ＭＰａ， 长度在任何方向上应不大于６ ｍｍ。在弯曲试验中， 采用Ｘ８０级钢管。长输管道是国家能源安全的一个重 每个试件均应满足评定要求； 要保证，由于牵涉地域广，输送介质压力高，具有高的 可燃性，一旦泄漏可能造成巨大的灾难性后果，因此， （２）刻槽锤断试验要求 保证长输管道的焊接品质是一项长期和艰巨的任务。 每个刻槽锤断试样的断裂面完全焊透和熔合。 任何气孔的最大尺寸应不大于１．６ ｍｍ，且所有气孑Ｌ １ 钢焊接接头性能 的累计面积应不大于断裂面积的２％。夹渣深度应小 于０．８ ｍｍ，长度应不大于钢管公称壁厚的１１２，且小 １．１力学性能 于３ ｍｍ。相邻夹渣间应至少相距１３ ｍｍ无缺陷的焊 中缅管线Ｘ８０钢属于针状铁素体（贝氏体）超纯 缝金属。白点不做为不合格的原因。 净、超低碳型管线钢，含碳量较低，淬硬倾向不大，其 （３）宏观金相检验要求 化学成分见表１，其力学性能见表２。硬度试验性能 宏观检验面不允许存在裂纹和未熔合，其它缺 要求所有硬度测定点的硬度值不应大于３００ ＨＶ１０： 陷应符合刻槽锤断试验的要求。 冲击试验性能要求试样的冲击吸收功应大于等于表 （４）焊接接头抗氢致裂纹（ＨＩＣ）性能试验应符合 ３中的规定值。 下列要求： 表１化学成分（品质分数）（％） 裂纹敏感率（ＣＳＲ）小于或等于２％； ：ｃ竺ｌ ｓ ： Ｉ，Ｍ ：！ ｌｎ Ｐ ： Ｊ ｓ ：２ ｌ ｃ ： Ｉ，Ｎ ： ｌ，Ｉ ： ！ＴＩ Ｉ！ｌ ： Ｎｂ ｆＩ ： ！ＩＶ ｌ Ｍ：丝 ｏ 裂纹长度率（ＣＬＲ）小于或等于１５％； 裂纹厚度率（ＣＴＲ）小于或等于５％。 表２力学性能 —而面 丌丽磊蔚 Ｔ＿ 广 ：： 【 ！ ： Ｉ ！ ２ Ｘ８０钢的焊接工艺 表３ Ｘ８０钢冲击韧性试验要求 焊缝厚度 试件尺寸 冲击功（平均值）ｌ冲击功（最小值） ２．１焊接方法 ８＜ｔ≤ｌｌ ７１５×１Ｏ×５５ ６０ ｌ ４５ 针对Ｘ８０钢的性能和成分，目前国内开发出了 ￡＞ｌ】 １０×１０ｘ ５５ ８０ Ｉ ６０ 几种焊接Ｘ８０钢的焊接工艺： 收稿日期：２０１２—１１－０７ 作者简介：文海庆（１９８４一），男，四川人，助理工程师，本科学历，研究方向为材料性能与焊接。 １ １４ 《装备制造技术）２０１３年第２期 一 是，采用低氢性手工焊根焊＋自保护药芯半 或在内部进行封底焊（图３ｂ））。自动焊填充盖面工艺； 二是，用半自动焊根焊＋自保护药芯焊丝半自 动焊填充盖面工艺； 一 三是，采用全自动焊工艺。中缅管线天然气管道 施工现场地势复杂，根据现场施工环境和施工特点， 选择了第一种施工方案，即根部焊接采用焊条电弧 焊方法，热焊、填充焊、盖面焊选择自保护药芯半自 动焊。 ２．２焊接材料 图２ 厚度差小于或等于３．Ｏ ｍｍ的不等壁厚钢管对接焊 一（ａ）补充加工坡口 一（ｂ）内补焊 Ｘ８０钢采用低匹配进行焊接时焊缝会产生应变， 图３ 厚度差大于３．０ｍｍ且厚度比８２／６１不大于 １．５的不等壁厚钢管对接焊根部的处理 因而需要焊缝具有更高的韧性以防止在缺陷处产生 裂纹，在焊接材料的选择上采用和母材金属高匹配 高匹配时缺陷容限大于低匹配，这一限度随屈服强 度与拉伸强度比率增加而降低。因此，在根部焊接时， 选择的焊接材料为焊条Ｅ７０１６直径３．２ ｍｍ，热焊、填 充及盖面焊接选择Ｅ８１Ｔ８一Ｎｉ２ｊ焊丝，直径２．０ ｍｍ。 ２．３焊接工艺规程及参数 Ｘ８０钢选择采用低氢焊条手工焊根焊＋自保护 药芯半自动焊填充盖面工艺，其具体工艺规程和参 数见下表４、表５。 表４ Ｘ８０钢管焊接工艺规程列表 填充材料 焊接工艺 适用项目 接头形式 适用壁厚 根焊 热焊 填充、盖面 ＳＭＡＷ＋ＦＣＡＷ—Ｓ 线路 管对接 ４．８《６《ｌ９．１ ＡＷＳＡ ５．１ ＡＷＳＡ ５．２９ ＡＷｓＡ ５．２９ Ｅ７０１６ Ｅ８１Ｔ８一Ｎ Ｅ８１Ｔ８一Ｎｉ２Ｊ 中３．２ｍｍ 中２．０ｍｍ ∞．０ｒａｍ 表５ Ｘ８０钢管焊接工艺参数 焊道 ＿Ｔ艺 填充材料 尺寸 极性 焊接方向 电流 电压 送丝速度 焊接速度 （ｍｍ） （Ａ） ｍ （ｉｎ／ｍｉｎ） （ｅｒｎ／ｍｉｎ） 根焊 ＳＭＡＷ Ｅ７０１６ ３．２ ＤＣＥＮ 向上 ７Ｏ一１２Ｏ ｌ８—２６ ， ６－１４ 热焊 ＦＣ＾ —Ｓ Ｅ８１１＂８一Ｎｉ２，１ ２．０ ＤＣＥＮ 向下 １６０—２６０ １８—２４ ８Ｏ一１００ １８－３０ 填充 ＦＣＡＷ—Ｓ Ｅ８１Ｔ８一Ｎｉ２Ｊ ２．０ ＤＣＥＮ 向下 ｌ７Ｏ一２８０ １８—２４ ８Ｏ一１２０ １６—２８ 盖面 Ｆ℃ＡＷ—Ｓ Ｅ８ｌＴ８一Ｎ；２Ｊ ２．Ｏ ＤＣＥＮ 向下 ｌ６０－２４０ １８—２４ ８Ｏ—ｌ００ １６＿２４ （１）焊接破口 焊接坡口应按焊接工艺规程的要求执行，其要 求如图ｌ所示。 ｄ为坡口角厦，参考值为２２．５。一２３．５。，Ｐ为钝边高度，参考值为１．５ｍｉｌｌ— Ｉ．８ｍｉｌｌ；ｂ为对口间隙，参考值为２．５ ｍｉｌｌ一４．０ｍｍ，６为钢管壁厚，单位为度（ｍｍ） 图１ Ｖ型坡口形式 当厚度差小于或等于３．０ ｍｍ的不等壁厚钢管 对接焊时，可直接进行焊接，如图２所示。当厚度差 大于３．０ ｍｍ且６ 。不大于１．５的不等壁厚钢管对接 焊时，可在厚度大的部件上进行削薄处理（图３ ａ）） （２）焊接预热 预热可以降低焊接接头的冷裂纹敏感性，提高 Ｘ８０钢抗冷裂性能提高，Ｘ８０钢管焊接的预热温度为 １００ ｃｃ一２００℃。当返修焊接时，预热温度为１５０ ｏＣ 一２００ ｏ【＝。当环境温度在５ ｃＩ＝以上时，预热宽度在坡口 两侧各５０ ｍｍ。环境温度低于５ ｃＩ＝时，采用火焰加热的 方法进行管口预热，预热宽度为坡口两侧各７５ ｍｍ。预 热后应清除表面污垢，在距管口２５ ｍｍ处的圆周上 均匀测量预热温度，保证预热温度均匀，预热时不能 破坏钢管的防腐层。 ２．４保护气体 保护气体有惰性气体、活性气体或者两者混合 气体，这些气体的干燥度、纯度和成分比例应满足焊 接品质的要求，中缅管线采用２０％Ａｒ＋８０％ＣＯ２混 合气体进行保护。保护气体提高了焊缝金属的缺口 韧性和断裂韧性，同时减小了焊接飞溅，使电弧更加 稳定。 ３结束语 中缅管线Ｘ８０钢根焊方法采用低氢焊条Ｅ７０１６ 上向焊接，填充、盖面采用自保护药芯半自动焊填向 下焊接，使用２０％Ａｒ＋８Ｏ％Ｃ０ 混合保护气体，焊接 前进行预热。本焊接工艺保证了焊缝性能，保证了管 线施工正常进行，为高强度钢的焊接提供了有利的 依据。 参考文献： ［１吕彦民，１］李作文，赵文杰．Ｘ８０钢管道焊接技术【Ｊ】．油气田地 面工程，２００８，２７（９）：７９—８０． 【４］孙宏，田鹏，王晓香，ｘ８０钢级螺旋焊钢管力学性能研 究［Ｊ］．压力容器，２００５，２２（２）：１３—１５． （下转第１ ２６页） １１５ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．２，２０１ ３ 行装配，减少了行车吊运，减少工人作业强度，提升 装配效率，装配时间为５３ ａｒｉｎ／台。 轴套液压压装技术改进：改善前，前桥轴套的装 配采用地摊式铁锤敲击方式，费时费力，效率低，敲 击不当容易对轴套表面造成损伤，或对轴套造成敲 击裂纹，产品品质无法保证；敲击时产生的噪声（大于 ９５分贝），对操作者健康造成影响，需配置轴套装配 专用设备。通过对轴套进行工业冰箱、液氮冷装工艺 试验及小型油压机压装试验效果比对，以及从适用 范围、生产效率、安全性、一次性投入以及运行成本 共六方面的比较，小型油压机压装工装以工艺性好， 安全可靠，一次性投入和运行成本低等特点被优先 选用。结合设计轴套压装组合套，对轴套进行冷压装 配，改进轴套装配工艺，保证轴套装配品质，改善作 业强度，提高前桥装配效率。 ３．３效果验证 ０．３０件／台，比原来的１．３５９件／台下降了７８％；缺件 率降到１．０件／台，比原来的３＿３９件／台下降了７１％， 达到了项目预定目标；作业人员由２５人降到２３人， 减少２人。实现年经济效率４２．８９万元。 ４ 结束语 通过在平地机装配车间引进精益生产方式，消除 了生产过程中的不必要浪费，优化工艺和布局，实现 了流线化作业。同时提升了平地机的装配效率和装 配品质，降低了缺件率，提升物料配送速度和车间现 场５Ｓ管理能力。但精益生产方式还未拓展到平地机 以外的供用链和零部件的生产制造环节，这有待我 们进一步深入研究。 参考文献： １］郭学红．２０１２年市场走势仍“维稳”［Ｊ］．斗山工程机械，２０１２， 经改进后，线平衡率由６７．５％提升到８１．５％；试 【（９８）：５８－５９． 运行验证时线平衡率为８０．６％，生产节拍提升到 ２］詹姆斯．沃麦克．丰田精益生产方式［ＭＩ．北京：中信出版社， ６７ ｍｉｎ／台，满足生产节拍时间ＴＴ＝７０ ｍｉｎ要求；产能 【２００８． 由原来的３台／班提升到６台／班，效率提升１００％； 【３徐明强．流畅制造［３］Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００８． 产品品质得到改善，试运行时品质内反馈率降到 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｅａｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｇｒａｄｅｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ｌｉｎｅ ＬＩ Ｂｉ－ｍｅｉ．ＧＯＮＧ Ｒｅｎ—ｂｏ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ｌｉｕｇｏｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｉｕｚｈｏｕ Ｇｕａｎｇｘｉ ５４０００５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉ山ｔｈｅ ｒａｐｉｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅ ｍａｎｕｆｔａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｆ ｍａｒｋｅｔ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｌｅａｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｇｒａｄｅｒ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｓｈｏｐ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｈｉ ｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｌｏｗ－ｃｏｓｔ，ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｒａｐｉｄ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎ．ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｉｎｉｍｉｚｅ ｉｎｖｅｓｔ ａｎｄ ｇｅｔ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｒｅｔｕｒｎ．Ｌｅａｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｗａｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｌＩＴ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｌｉｍｉｎａｔｅ ｗａｓｔｅ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｏｏｌｓ ｏｆ ｌｅａｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｌａｙｏｕｔ ｗｅｒｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｌｏｇｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｕｓ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｎｄ ａｔｈｅ ｃｏｍｐｅｔｉｉｔｖｅｎｅｓｓ ｏｆ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｗｅｒｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｌｅａｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ；ｌｉｎｅ ｂａｌａｎｃｉｎｇ；ＪＩＴ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｌａｙｏｕｔ （上接第１ １５页） Ｗｅｌｄｉｎｇ ｏｆ Ｘ８０ Ｓｔｅｅｌ Ｐｉｐｅｌｉｎｅ ＷＥＮ Ｈａｉ—－ｑｉｎｇ （Ｓｅｃｏｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ＣＮＰＣ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｇａｎｓｕ ７３００６０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｔａｃｔ：Ｔｈｅ Ｘ８０ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ａｃｉｃｕｌａｒ ｆｅｒｒｉｔｅ（ｂａｉｎｉｔｉｃ）ｓｔｅｅｌ ｗｈｉｃｈ ｈａｓ ｌＯＷ ｃａｒｂｏｎ，ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ０．０２ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｔｏ ０．０５ ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ．ｔｈｅ ｓｕｌｆｕｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ ｌｅｓｓ ｔｈａｎ ０．０５ ｐｅｒｃｅｎｔｇｅ．Ｔｈｅ ｃａｒａｂｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｓ ｌｏｗ，ＳＯ ｔｈｅ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｈａｒｄｅｎｅｄ ｉｓ ｎｏｔ ｂｉｇ。ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｓｔｅｅｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｉｔ ｈａｓ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｓｔｒｅｓｓ ｉｎ ｗｅｌｄｉｎｇ，ｉｔ ｎｅｅｄｓ ｔｏ Ｄｒｅｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｃ０ｒｒｅｃｔ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｃａｎ ｐｒｅｖｅｎｔ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｃｒａｃｋｓ，ｕｓｅ ｔｈｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ，ｔｈｅ ｗｅｌｄ ｈａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ｔｏ ｐｒｅｖｅｎｔ ｄｅｆｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｘ８０ ｓｔｅｅｌ；ｗｅｌｄｉｎｇ；ｐｉｐｅｌｉｎｅ １２６