A soldagem totalmente automática de tubulações de grande diâmetro e paredes espessas (superiores a 21 mm) geralmente utiliza chanfros em U ou chanfros compostos. Como o processamento de chanfros do tipo 1 e chanfros compostos é demorado e trabalhoso, a eficiência da soldagem de tubulações fica limitada. O processamento de chanfros em V é simples, economizando tempo e esforço. No entanto, ao soldar automaticamente chanfros em V em tubulações de grande diâmetro e paredes espessas, a seleção inadequada dos parâmetros do processo de junção pode levar a defeitos de soldagem.
Com o aumento da resistência dos tubos de aço utilizados na construção de dutos para os níveis X70 e X80, e com o aumento do diâmetro e da espessura das paredes dos tubos, a tecnologia de soldagem automática começou a ser aplicada gradualmente na construção de dutos a partir de 2003. A tecnologia de soldagem automática de dutos tem grande potencial para aplicação na construção de dutos de grande diâmetro e paredes espessas devido às suas vantagens de alta eficiência de soldagem, baixa intensidade de mão de obra e processo de soldagem menos afetado por fatores humanos.
No entanto, a tecnologia de soldagem automática de dutos em meu país ainda está em desenvolvimento, e alguns problemas na junção, como raízes não fundidas, paredes laterais não fundidas e ranhuras complexas, ainda não foram completamente resolvidos: as ranhuras do Tipo 1 são frequentemente usadas para soldagem automática de dutos de grande diâmetro e paredes espessas. Equipamentos de apoio, como máquinas para ranhuras em tubos ou compósitos e máquinas para conformação de ranhuras nas extremidades dos tubos, ainda não estão maduros, portanto, é muito importante estudar a tecnologia de soldagem automática para tubos de grande diâmetro e paredes espessas.
O trecho de interligação Zhongwei-Jingbian do Segundo Gasoduto Oeste-Leste tem um comprimento total de aproximadamente 345 km. A Qing Construction Engineering Corporation, especializada em tubos de aço de alta resistência, utilizou uma máquina de solda automática CRC na seção 1B do gasoduto, que foi aplicada em tubos com 21,0 m de espessura de parede.
Métodos de soldagem, equipamentos, materiais
O método de soldagem utiliza soldagem de raiz STT + máquina de solda automática CRC-F260 para soldagem a quente, enchimento e revestimento. Equipamentos de soldagem: máquina de solda Lincoln STT, Lincoln DC-400, máquina de solda automática CRC-F260. Gás de proteção: gás de proteção para soldagem de raiz STT 100% CO2, gás de proteção para soldagem totalmente automática 80% Ar + 20% CO2.
Ranhuras compostas ou ranhuras perfiladas são comumente usadas em soldagem automática, e ranhuras perfiladas também podem ser usadas em dutos com paredes de pequena espessura. Sua característica comum é a pequena folga na ranhura. A espessura da parede do duto do Segundo Gasoduto Oeste-Leste é de 21,0 mm, e a largura superior da ranhura em Y é de aproximadamente 22 m. Essa largura está próxima do limite de alcance da pistola de solda CRC-P260. Esse tipo de ranhura representa um grande desafio para a soldagem automática. Os parâmetros do processo de soldagem para o teste de soldagem automática foram determinados com base na experiência.
Os parâmetros acima foram utilizados para realizar testes de soldagem automática. Durante os testes, constatou-se que as soldas automáticas são propensas a defeitos como falta de fusão entre as camadas, falta de fusão nas paredes laterais, poros densos e altura excessiva na região de soldagem sobrecabeça.
Durante o processo de soldagem de teste, com corrente entre 210-235 A, tensão entre 21-23 V, velocidade de alimentação do arame entre 420-480 pol/min e velocidade de soldagem de 1215 pol/min, observou-se que praticamente nenhuma camada se formou nas soldas F1, F2 e F3. Não houve fusão entre os espaços, nem nas ranhuras, e foram observados poros densos. A análise mostrou que a largura da ranhura nas soldas F1, F2 e F3 é pequena e a proteção gasosa é suficiente, portanto, não haverá formação de poros de nitrogênio; a pequena largura da ranhura resulta em um pequeno alcance e alta frequência de oscilação da pistola de soldagem. Sob determinada velocidade de alimentação do arame, o material base e o metal de adição se fundem completamente, reduzindo a probabilidade de falhas; o reforço da solda na região de soldagem sobrecabeça não é significativo. Quando a corrente é de 200-250A, a tensão é de 18-22V, a velocidade de alimentação do arame é de 400-500 pol/min e a velocidade de soldagem é de 12-16 pol/min, durante o teste de soldagem, constatou-se que as posições de soldagem vertical F4, F5 e F6 apresentavam fusão entre camadas e sulcos. Não houve fusão, mas também não foram observados poros, e o reforço na parte superior da soldagem foi insuficiente. A ausência de fusão entre camadas e a falta de fusão dos sulcos ocorreram quando a corrente de soldagem foi inferior a 220A, a tensão foi de 21V, a velocidade de alimentação do arame foi inferior a 450 pol/min, a velocidade de soldagem foi superior a 15 pol/min e a frequência de oscilação da pistola de soldagem foi inferior a 90 vezes/min. Para corrigir esse problema, foi necessário aumentar a velocidade de alimentação do arame, a corrente e a tensão (ajustando o comprimento de extensão do arame de soldagem), aumentar a amplitude de oscilação da pistola de soldagem, selecionar uma frequência de oscilação mais rápida e controlar a velocidade de soldagem na parte vertical. Após as inspeções F4, F5 e F6, não foi constatada falta de fusão entre as camadas. O sulco não está fundido. Com corrente de 220-250 A, tensão de 20-22 V, velocidade de alimentação do arame de 450-500 pol/min e velocidade de soldagem de 14-16 pol/min, não foi constatada falta de fusão na solda de cobertura, porém a altura da solda de cobertura na posição de soldagem sobrecabeça excede o padrão. A análise mostra que a largura da solda de cobertura é de aproximadamente 18-22 mm, próxima ao alcance máximo de oscilação da pistola de soldagem CRC-P260. A largura da solda, a grande amplitude de oscilação da pistola e a alta frequência de oscilação fazem com que a poça de fusão permaneça por um longo período e seja exposta durante o movimento da pistola. A piscina tem um efeito de agitação, e o metal depositado na posição de soldagem sobrecabeça irá ceder sob a ação da gravidade, força eletromagnética, etc., o que levará ao reforço da solda na posição de soldagem sobrecabeça excedendo o padrão.
Para garantir um bom efeito de formação da cobertura, a soldagem da cobertura deve selecionar uma velocidade de soldagem menor e reduzir ao máximo a frequência de oscilação da pistola de solda, a fim de tornar a solda de cobertura fina e larga, reduzindo assim o tempo de permanência da poça de fusão e atingindo o objetivo de aumentar a posição de Yu Gao. Com base nos resultados e análises dos testes de soldagem, os parâmetros do processo de soldagem de raiz STT + enchimento e capeamento totalmente automático CRC da linha de interligação do Segundo Gasoduto Oeste-Leste foram finalmente determinados. A solda foi soldada de acordo com os parâmetros de soldagem da Tabela 3. A solda foi inspecionada e constatou-se a ausência de defeitos como poros, trincas e falta de fusão. A superfície da solda apresenta boa forma e a metalografia macroscópica é satisfatória. As propriedades mecânicas das soldas foram testadas pelo Centro de Tecnologia de Soldagem do Instituto de Pesquisa de Gasodutos de Petróleo e Gás Natural da China, e todos os indicadores atendem aos requisitos de construção para a conexão da linha de interligação do Segundo Gasoduto Oeste-Leste. A aplicação bem-sucedida da soldagem de raiz STT + soldagem automática CRC-P260 em tubos de grande diâmetro e paredes espessas (ranhura em V) reflete plenamente as características de alta qualidade, eficiência e baixa intensidade de mão de obra da tecnologia de soldagem automática.
Os parâmetros acima foram utilizados para testes de soldagem automática. Durante os testes, constatou-se que as soldas automáticas são propensas a defeitos como falta de fusão entre as camadas, falta de fusão nas paredes laterais, poros densos e altura excessiva na região de soldagem sobrecabeça.
Durante o processo de soldagem de teste, com corrente entre 210 e 235 A, tensão entre 21 e 23 V, velocidade de alimentação do arame entre 420 e 480 pol/min e velocidade de soldagem entre 12 e 215 pol/min, observou-se que praticamente não houve soldagem nas soldas F1, F2 e F3. Não houve fusão entre as camadas, nem fusão dos sulcos ou poros densos. A análise mostrou que a largura do sulco nas soldas F1, F2 e F3 é pequena e a proteção gasosa é suficiente, portanto, não haverá formação de poros de nitrogênio; a pequena largura do sulco resulta em um pequeno alcance e alta frequência de oscilação da pistola de soldagem. Sob determinada velocidade de alimentação do arame, o material base e o metal de adição fundem-se completamente, reduzindo a probabilidade de falhas; o reforço da solda na região de soldagem sobrecabeça não é significativo. Quando a corrente é de 200-250A, a tensão é de 18-22V, a velocidade de alimentação do arame é de 400-500 pol/min e a velocidade de soldagem é de 12-16 pol/min, durante o teste de soldagem, constatou-se que as posições de soldagem vertical F4, F5 e F6 apresentaram infusão entre camadas e o sulco não foi fundido, mas ainda não havia poros.
Data da publicação: 18/01/2024