摘要
今天有许多方法可以在现场焊接高产管道。有必要了解这些各种过程，以确保选择的过程满足管道项目的质量和生产力要求。讨论了几种PrCocesses，重点是纤维素电极和自屏蔽磁通弧焊屏蔽金属弧焊。

介绍
在当今世界越野传播管道中必须解决许多问题，包括更高的服务压力，酸性产品，新的高强度钢，更严重的操作环境，更严重的控制码以及一系列环境问题。这些条件必须通过管道承包商的需求来控制成本并及时完成项目，同时仍会满足更严格的质量要求。焊接过程的知识可以帮助承包商满足他的需求并提供所需的质量。相同的知识可以帮助指定工程师了解，有许多方法可以满足他的质量和设计需求，而不会对承包商进行不必要的成本。

目前用于跨国线管磁场焊接的几种工艺和组合。这些包括屏蔽金属弧焊（SMAW），自屏蔽磁通弧焊焊接（FCAW-S）和气金属弧焊（GMAW）。使用GMAW传输模式也必须考虑，短弧，控制短弧，如表面张力转移®，喷雾和球状。将注意到这些过程，将自己带到高质量和高生产率的焊接的过程中，具有保守资本投资。

审查管道钢材
今天的管钢的强度高于先前使用的钢材，并且今天设计的焊接性。用于石油和天然气越野管道的最常见钢符合API 5LX或类似的这些标准。

表1.总结API 5L强度要求
	X42	X46	X52.	X56.	X60	X65	X70	x80
拉伸（ksi）	60.	63.	66.	71.	75.	77.	82.	90-120
收益率(ksi)	42.	46.	52.	56.	60.	65.	70	80

强度水平可以通过几种方法来实现，包括粗化学、微合金化和在管厂生产时的冷膨胀。在高强度等级中，趋势是使用冷膨胀和微合金化，这样碳和锰可以保持在相对较低的水平，从而降低热影响区硬度，有助于减少(尽管不能消除)焊接金属氢的担忧。例如，现代X70和X80钢的碳含量通常低于0.05%，有些X80钢的Pcm值低于0.20。

焊接过程
显然，管道焊接的第一步是运行根通过。由于几种原因，这可能是管道焊接上最关键的通行证。首先，这是在管道焊接上制作的最困难的通道，需要用于手动应用过程的良好操作员技巧，具有良好的过程控制与良好的对准相结合。自动应用过程需要具有高度技术技能的运营商与良好的对准和背衬系统相结合。今天的自动化过程是气金属电弧焊接，并且通常与内部铜备用环一起使用，或者如果直径足够大，则是内部焊接系统。这两种方法都增加了对现场焊接的复杂性，并施加了某些限制使用传统的GMAW转移模式。

备用戒指有可能在根通过中拾取不可接受的铜。内部焊接系统有最小管道直径，系统不实用。理想的焊接过程允许在没有备用环和内部系统的情况下焊接根珠，并将具有带有声音焊接金属的根珠，并且只有足够的堆积，以确保全厚度焊接。该焊缝也没有内切，不缺乏融合，无孔隙度和良好的机械性能。

在查看根通过焊接时，还必须考虑焊接速度。管道铺设的速度由根通过的速度决定。虽然可以通过将更多运算符放在这段通行证上来获得一些时间，但这种方法有一个实际限制。因此，高行程速度至关重要。需要速度来维护时间表和控制设备租赁成本。

今天完成的大部分管道焊接是在世界的新兴经济体中，往往在远程居住的气候中，必须在焊工上借鉴当地的劳动力。Tthis意味着所使用的过程必须应对天气不利条件，包括风，温度极端和水分。必要的技能需要在当地劳动力池中存在，或者很容易学习。所需的焊接设备也必须坚固，可靠和耐用。

当考虑到所有上述因素时，两个焊接过程作为领先的过程，屏蔽金属弧焊和自屏助焊剂弧焊弧焊。在屏蔽金属弧焊的情况下，图1，使用纤维素电极在垂直向下方向上运行的优点，而不是使用低氢电极，即使在更高的强度钢上。因为纤维素电极在使用中产生大量屏蔽气体并具有聚焦的迫在心的弧，因此这些电极倾向于具有更好的根通过性质和更好的根通过控制。高弧力有助于在垂直下降进展中保持水坑和炉渣控制，同时也具有高行程速度。低氢电极主要使用炉渣来保护焊接池，这可以导致焊接池从珠子的后侧污染，减少焊接性能并增加孔隙率的机理。与纤维素电极相比，低氢电极的渗透性相对较低，也意味着必须使用宽根间隙，其增加焊接时间并减慢焊接操作。纤维素电极可以以超过每分钟14英寸（每分钟356毫米）的速度的速度，并且在1/16英寸（1.6mm）下呈一致的内部堆积。

通过适当的预热和通道间温度控制，以及使用确保根道足够韧带的程序，纤维素电极的开裂问题得到了解决。预热和中间温度是由钢的化学成分决定的，现在的化学成分比以前更容易处理。使用正确的电极尺寸运行在中间，以降低电极的范围，有助于确保一个适当的韧带。根珠开裂也可以通过不移动阵容夹具，直到第二道工序已经完成。

自屏蔽磁通芯弧焊，图2，具有纤维素电极的屏蔽金属弧焊的优点，包括高弧力，高穿透和焊接垂直下降进展时的高渗透和优异的水坑控制。此外，该过程具有自动化过程的优点，包括高沉积速率，高行程速度，高弧旋转，以及受控的氢水平。经常自屏使用通过屏蔽金属弧焊制造的根流。这是X80焊接的一种方法，其中母钢中的氢气开裂不是根通过的关注，但焊接金属氢气裂解可能是随后的通行证的关注。

在保护金属电弧焊中，屏蔽是由焊剂在电弧处的分解产生的。在自保护药芯电弧焊中，连续管状电极包含稳定剂和芯材，当它们到达电弧时将产生屏蔽。这两种过程都在室外恶劣的天气条件下进行，包括极端温度和大风。同样，使用纤维素电极的保护金属电弧焊和自保护焊剂芯电弧焊，对于已经熟练掌握其他形式的保护金属电弧焊的焊接操作人员来说，都是很容易学会的。例如，一名教师最近能够培训并通过API 1104认证90多名不熟悉自保护焊剂芯电弧焊的焊接操作人员。

表2。垂直下水管焊接电极
AWS类	API 5 l StrengthLevels
	X42	X46	X52.	X56.	X60	X65	X70	x80
根	经过
E6010	X	X	X
E7010G			X	X	X	X
E8010G.				X	X	X	X	X
E71T-13H8.	X	X	X	X	X	X	X	X
热的	充满	和	帽	通过
E6010	X	X	X
E7010G			X	X	X	X
E7010G			X	X	X	X	X
E71T8-K6	X	X	X	X	X	X	X
E91T8-G.								X

上表请注意，X80的根道和热道焊接完成后，建议只采用自保护电弧焊工艺。

这两个过程都能够提供满足或超过为父钢指定的最小属性的属性，这就是大多数管理代码所需的所有内容。以下是两个管道等级的几个测试结果，使用图3所示的典型管道接头细节运行。

表3. 0.720英寸（18毫米）5LX70结果
管道特性	拉伸（ksi）	收益率(ksi)
指定的	82.	70
实际的	113.	90
焊接（E8010-G）
实际的	83.	77.
CVN-37 FT-LB @ -50°F （50焦耳@ -46°C）

表4. 0.70英寸（18 mm）5LX80结果
管道特性	拉伸（ksi）	收益率(ksi)
指定的	90-120	80
实际的
焊接（E91T-8-G）
减少部分拉伸	96
CVN 76 FT-LB @ -40°F （103焦耳@ -40°C）

焊接经济学
尚未讨论的问题是经济学。许多事情会影响焊接成本，包括材料成本，设备成本，劳动力率以及本文范围之外的其他人。出于比较时间来完成焊接接头，将用于成本的相对指标。基本假设是，如果设备成本和劳动力速率相似，完成焊接接头的时间将指示成本，更少的时间转化为降低成本和更高的生产率。所有比较都将使用上面使用的典型的关节细节来简化结果。在现实中，复合制剂可以减少较重壁管上的总时间。焊接比较将在（19 mm）壁中使用.750，（1219 mm）直径的管道48。

表5.典型的程序所有展开都在山上，5G位置
电极类型	电流(Amp)	旅行（入口/分钟）
根通过
5/32 EXX10	135dc +	11.
.068E71T-13H8	190dc-	7.5
热传递
5/32 EXX10	170DC +	15.
5/64 E71T-8-K6	245dc-	15.
填充和上限
3/16 EXX10	200-240DC +	如所须
5/64 E71T-8-K6	300dc-	如所须

表6.焊接时间
过程根	传球时间（分钟）	总时间(分钟)
所有EXX10	13.7	241.
exx10根，fcaw-s 填充和上限	13.7	184.
所有FCAW-S	20.2	164.

这些时间代表焊接的人分钟。通过所有自屏蔽磁通弧焊焊接完成的接头具有最低的总时间，但由于节省时间，屏蔽金属弧焊具有自屏蔽磁通电弧焊接的组合将导致最大的管道铺设了一天的管道在根通过。TTHIS组合将导致在给定的时间段内减少总时间和最大管道的最佳总体折衷。

结论
可以看出，保护金属电弧焊和自保护焊剂芯电弧焊是在现场条件下生产高质量焊缝的成本有效的方法。此外，跨国管道现场焊接的最佳解决方案往往是采用焊接工艺的组合。

参考文献
焊接手册，第8版，（1991）美国焊接协会，迈阿密

电弧焊接手册，第13版，（1994），林肯电气公司，克利夫兰