La soldadura totalmente automática de tuberías de gran diámetro y paredes gruesas (superiores a 21 mm) suele emplear ranuras en U o ranuras compuestas. Dado que el procesamiento de ranuras de tipo 1 y ranuras compuestas requiere mucho tiempo y mano de obra, la eficiencia de la soldadura de tuberías se ve limitada. El procesamiento de ranuras en V es más sencillo, lo que ahorra tiempo y esfuerzo. Sin embargo, al soldar automáticamente ranuras en V en tuberías de gran diámetro y paredes gruesas, una selección inadecuada de los parámetros del proceso de unión puede provocar defectos de soldadura.
A medida que la resistencia de las tuberías de acero utilizadas en la construcción de oleoductos ha aumentado a niveles X70 y X80, y el diámetro y el espesor de pared de las tuberías han aumentado, la tecnología de soldadura automática se ha empezado a aplicar gradualmente en la construcción de oleoductos desde 2003. La tecnología de soldadura automática de tuberías tiene un gran potencial en la aplicación de la construcción de tuberías de gran diámetro y paredes gruesas debido a sus ventajas de alta eficiencia de soldadura, baja intensidad de mano de obra y un proceso de soldadura menos afectado por factores humanos.
Sin embargo, la tecnología de soldadura automática de tuberías de mi país se encuentra en fase de desarrollo, y algunos problemas en las uniones, como raíces y paredes laterales sin fusionar, y ranuras complejas, aún no se han resuelto por completo. Las pendientes de tipo 1 se utilizan con frecuencia para la soldadura automática de tuberías de gran diámetro y paredes gruesas. Las instalaciones de apoyo, como las máquinas para ranurar tuberías o materiales compuestos y las máquinas para dar forma a las ranuras en los extremos de las tuberías, aún no están lo suficientemente desarrolladas, por lo que resulta muy importante estudiar la tecnología de soldadura automática para ranuras con forma en tuberías de gran diámetro y paredes gruesas.
La longitud total del tramo Zhongwei-Jingbian del Segundo Gasoducto Oeste-Este es de aproximadamente 345 km. La empresa Qing Construction Engineering Corporation introdujo una máquina de soldadura CRC totalmente automática, que se utilizó en la tubería de 21,0 m de espesor de pared en la sección 1B del tramo.
Métodos, equipos y materiales de soldadura
El método de soldadura emplea soldadura de raíz STT + máquina de soldadura automática CRC-F260 para soldadura en caliente, relleno y recubrimiento. Equipo de soldadura: Máquina de soldadura Lincoln STT, Lincoln DC-400, máquina de soldadura automática CRC-F260. Gas de protección: Gas de protección para soldadura de raíz STT: 100 % CO₂; gas de protección para soldadura totalmente automática: 80 % Ar + 20 % CO₂.
Las ranuras compuestas o ranuras de perfil se utilizan comúnmente en la soldadura automática, y también pueden emplearse en tuberías con paredes de poco espesor. Su característica común es la reducida separación entre las ranuras. El espesor de pared de la tubería del Segundo Gasoducto Oeste-Este es de 21,0 mm, y el ancho superior de la ranura en Y es de aproximadamente 22 m. Este ancho se aproxima al límite de giro de la pistola de soldadura CRC-P260. Este tipo de ranura supone un gran desafío para la soldadura automática. Los parámetros del proceso de soldadura de la prueba de soldadura automática se determinaron empíricamente.
Los parámetros mencionados se utilizaron para realizar pruebas de soldadura automática. Durante las pruebas, se observó que las soldaduras automáticas son propensas a defectos como falta de fusión entre capas, falta de fusión en las paredes laterales, poros densos y exceso de altura en la parte soldada superior.
Durante el proceso de soldadura de prueba, con una corriente de 210-235 A, un voltaje de 21-23 V, una velocidad de alimentación de alambre de 420-480 pulg/min y una velocidad de soldadura de 1215 pulg/min, se observó que prácticamente no se formó ninguna capa en las soldaduras F1, F2 y F3. No se detectó fusión entre los espacios ni en las ranuras, y se observó una porosidad densa. El análisis muestra que el ancho de la ranura en las soldaduras F1, F2, F3 y F3 es pequeño y la protección con gas es suficiente, por lo que no se generarán poros de nitrógeno. El pequeño ancho de la ranura reduce la oscilación de la pistola de soldar y aumenta la frecuencia de oscilación. Bajo la condición de una determinada velocidad de alimentación de alambre, el material base y el metal de aporte se fusionan completamente, por lo que la probabilidad de confusión es baja. El refuerzo de la soldadura en la parte soldada sobre cabeza es mínimo. Cuando la corriente es de 200-250 A, el voltaje de 18-22 V, la velocidad de alimentación del alambre es de 400-500 pulg/min y la velocidad de soldadura es de 12-16 pulg/min, durante la prueba de soldadura se observó que las posiciones de soldadura vertical F4, F5 y F6 presentaban fusión entre capas y surcos. No se produjo fusión, pero tampoco poros, y el refuerzo en la parte soldada superior fue mínimo. La soldadura sin fusión entre capas ni surcos se produjo cuando la corriente de soldadura fue inferior a 220 A, el voltaje de 21 V, la velocidad de alimentación del alambre fue inferior a 450 pulg/min, la velocidad de soldadura fue superior a 15 pulg/min y la frecuencia de oscilación de la pistola de soldar fue inferior a 90 veces/min para aumentar la alimentación del alambre. Se intentó ajustar la longitud de extensión del alambre, la amplitud de oscilación de la pistola de soldar, aumentar la frecuencia de oscilación de la pistola y controlar la velocidad de soldadura en la parte vertical. Tras las inspecciones F4, F5 y F6, no se detectó falta de fusión entre las capas. La ranura no está fusionada. Con una corriente de 220-250 A, un voltaje de 20-22 V, una velocidad de alimentación de alambre de 450-500 pulg/min y una velocidad de soldadura de 1416 pulg/min, la soldadura de recubrimiento no presenta falta de fusión, pero su altura en posición de soldadura sobre cabeza excede el estándar. El análisis muestra que el ancho de la soldadura de recubrimiento es de aproximadamente 18-22 mm, cercano al rango máximo de oscilación de la pistola de soldar CRC-P260. El ancho del cordón de soldadura, la gran amplitud de oscilación de la pistola y la alta frecuencia de oscilación provocan que el baño de fusión permanezca durante un tiempo prolongado y quede expuesto al moverse la pistola. La piscina tiene un efecto de agitación, y el metal depositado en la posición de soldadura sobre cabeza se hundirá bajo la acción de la gravedad, la fuerza electromagnética, etc., lo que provocará que el refuerzo de la soldadura en la posición de soldadura sobre cabeza exceda el estándar.
Para asegurar un buen efecto de recubrimiento, la soldadura del recubrimiento debe realizarse a una velocidad menor y con la frecuencia de oscilación de la pistola lo más reducida posible, logrando así un recubrimiento delgado y ancho. De esta manera, se reduce el tiempo de permanencia del baño de fusión y se consigue una reducción en la elevación de la posición de Yu Gao. Con base en los resultados y análisis de las pruebas de soldadura, se determinaron los parámetros del proceso de soldadura de raíz STT + relleno y sellado totalmente automático CRC para la línea de interconexión del Segundo Gasoducto Oeste-Este. La soldadura se realizó según los parámetros de la Tabla 3. Tras la inspección, se constató que la soldadura no presentaba defectos como poros, grietas o falta de fusión. La superficie de la soldadura presentaba buen aspecto y la metalografía macroscópica era correcta. Las propiedades mecánicas de las soldaduras fueron evaluadas por el Centro de Tecnología de Soldadura del Instituto de Investigación de Oleoductos y Gasoductos de China, y todos los indicadores cumplieron con los requisitos de construcción para la conexión de la línea de interconexión del Segundo Gasoducto Oeste-Este. La exitosa aplicación de la soldadura de raíz STT + soldadura automática CRC-P260 en tuberías de gran diámetro y paredes gruesas (ranura en V) refleja plenamente las características de alta calidad, eficiencia y baja intensidad de mano de obra de la tecnología de soldadura automática.
Los parámetros mencionados se utilizaron para las pruebas de soldadura automática. Durante dichas pruebas, se observó que las soldaduras automáticas son propensas a defectos como falta de fusión entre capas, falta de fusión en las paredes laterales, poros densos y exceso de altura en la parte soldada superior.
Durante el proceso de soldadura de prueba, con una corriente de 210 a 235 A, un voltaje de 21 a 23 V, una velocidad de alimentación de alambre de 420 a 480 pulg/min y una velocidad de soldadura de 12215 pulg/min, se observó que prácticamente no había soldadura en las zonas F1, F2 y F3. No se produjo fusión entre capas, ni fusión de ranuras ni poros densos. El análisis muestra que el ancho de ranura de las zonas F1, F2, F3 y las tres soldaduras es pequeño y la protección de gas es suficiente, por lo que no se generarán poros de nitrógeno. El pequeño ancho de ranura reduce la oscilación de la pistola de soldar y aumenta la frecuencia de oscilación. Bajo una determinada velocidad de alimentación de alambre, el material base y el metal de aporte se fusionan completamente, por lo que la probabilidad de defectos es baja. El refuerzo de la soldadura en la parte superior de la soldadura es mínimo. Cuando la corriente es de 200-250 A, el voltaje es de 18-22 V, la velocidad de alimentación del alambre es de 400-500 pulg/min y la velocidad de soldadura es de 12-16 pulg/min, durante la soldadura de prueba se encontró que las posiciones de soldadura verticales F4, F5 y F6 mostraron infusión entre capas y la ranura no se fusionó, pero aún no hay poros.
Fecha de publicación: 18 de enero de 2024