Hàn tự động hoàn toàn các đường ống có đường kính lớn, thành dày (lớn hơn 21mm) thường sử dụng rãnh chữ U hoặc rãnh phức hợp. Do việc gia công rãnh loại 1 và rãnh phức hợp tốn nhiều thời gian và công sức, hiệu quả hàn đường ống bị hạn chế. Việc gia công rãnh chữ V đơn giản hơn, tiết kiệm thời gian và công sức. Tuy nhiên, khi hàn tự động các rãnh chữ V của đường ống có đường kính lớn, thành dày, việc lựa chọn thông số quy trình mối nối không phù hợp sẽ dẫn đến các khuyết tật hàn.
Do mác thép của các ống thép dùng trong xây dựng đường ống đã tăng lên mức X70 và X80, cùng với sự gia tăng đường kính và độ dày thành ống, công nghệ hàn tự động đã dần được ứng dụng trong xây dựng đường ống từ năm 2003. Công nghệ hàn đường ống tự động có tiềm năng rất lớn trong ứng dụng xây dựng đường ống có đường kính lớn và thành dày nhờ những ưu điểm như hiệu quả hàn cao, cường độ lao động thấp và quá trình hàn ít bị ảnh hưởng bởi yếu tố con người.
Tuy nhiên, công nghệ hàn đường ống tự động của nước ta vẫn đang trong giai đoạn phát triển, và một số vấn đề trong việc nối ghép, chẳng hạn như mối hàn không liền mạch, thành bên không liền mạch và rãnh phức tạp, vẫn chưa được giải quyết hoàn toàn: Các mối hàn dốc loại 1 thường được sử dụng để hàn tự động các đường ống có đường kính lớn và thành dày. Các thiết bị hỗ trợ như máy tạo rãnh ống hoặc rãnh composite và máy tạo rãnh đầu ống vẫn chưa hoàn thiện, vì vậy việc nghiên cứu công nghệ hàn tự động cho các đường ống có đường kính lớn và thành dày có rãnh hình dạng phức tạp là rất có ý nghĩa.
Tổng chiều dài đoạn nối Zhongwei-Jingbian của Đường ống dẫn khí Tây-Đông số 2 là khoảng 345km. Tập đoàn Xây dựng và Kỹ thuật Thanh đã giới thiệu một máy hàn tự động hoàn toàn CRC, chuyên sử dụng thép ống có độ dày thành 21,0m trong đoạn 1B của đường ống nối.
Phương pháp hàn, thiết bị, vật liệu
Phương pháp hàn sử dụng hàn gốc STT + máy hàn tự động CRC-F260 để hàn nóng, hàn đắp và hàn phủ. Thiết bị hàn: Máy hàn STT Lincoln, Lincoln DC-400, máy hàn tự động CRC-F260. Khí bảo vệ: Khí bảo vệ hàn gốc STT 100% CO2, khí bảo vệ hàn tự động hoàn toàn 80% Ar + 20% CO2.
Rãnh phức hợp hoặc rãnh định hình thường được sử dụng trong hàn tự động, và rãnh định hình cũng có thể được sử dụng trong các đường ống có thành mỏng. Đặc điểm chung của chúng là khe hở trong rãnh nhỏ. Thành ống của Đường ống dẫn khí Tây-Đông số 2 có độ dày 21,0mm, và chiều rộng phía trên của rãnh hình chữ Y khoảng 22m. Chiều rộng này gần bằng giới hạn dao động của súng hàn CRC-P260. Loại rãnh này là một thách thức lớn đối với hàn tự động. Các thông số quy trình hàn của thử nghiệm hàn tự động được xác định dựa trên kinh nghiệm thực tế.
Các thông số nêu trên đã được sử dụng để tiến hành các thử nghiệm hàn tự động. Trong quá trình hàn thử nghiệm, người ta nhận thấy rằng các mối hàn tự động dễ bị các khuyết tật như thiếu sự kết dính giữa các lớp, thiếu sự kết dính thành bên, nhiều lỗ rỗng và chiều cao quá mức ở phần hàn phía trên.
Trong quá trình hàn thử nghiệm, khi dòng điện là 210-235A, điện áp là 21-23V, tốc độ cấp dây là 420-480 inch/phút và tốc độ hàn là 1215 inch/phút, người ta nhận thấy hầu như không có lớp nào xuất hiện trên các mối hàn F1, F2 và F3. Không có sự nóng chảy giữa các khoảng trống, không có sự nóng chảy tại các rãnh và có nhiều lỗ rỗng. Phân tích cho thấy chiều rộng rãnh của các mối hàn F1, F2, F3 nhỏ và lượng khí bảo vệ đủ, do đó sẽ không tạo ra các lỗ nitơ; chiều rộng rãnh nhỏ làm cho súng hàn dao động nhỏ và tần số dao động cao. Dưới điều kiện tốc độ cấp dây nhất định, vật liệu nền và kim loại phụ được nóng chảy hoàn toàn, do đó xác suất lẫn nhau nhỏ; sự gia cường mối hàn ở phần hàn phía trên không lớn. Khi dòng điện là 200-250A, điện áp là 18-22V, tốc độ cấp dây là 400-500 inch/phút và tốc độ hàn là 1216 inch/phút, trong quá trình hàn thử nghiệm, người ta nhận thấy các vị trí hàn dọc F4, F5 và F6 có hiện tượng thấm giữa các lớp và rãnh. Mối hàn không bị nóng chảy nhưng vẫn không có lỗ rỗ, và phần hàn phía trên không được gia cố nhiều. Mối hàn không có hiện tượng thấm giữa các lớp và rãnh xảy ra khi dòng điện hàn nhỏ hơn 220A, điện áp là 21V, tốc độ cấp dây nhỏ hơn 450 inch/phút, tốc độ hàn lớn hơn 15 inch/phút và tần số dao động của súng hàn nhỏ hơn 90 lần/phút để tăng tốc độ cấp dây, dòng điện và điện áp (điều chỉnh chiều dài dây hàn), tăng biên độ dao động của súng hàn, cố gắng chọn tần số dao động nhanh hơn của súng hàn và kiểm soát tốc độ hàn của phần hàn dọc. Sau các lần kiểm tra F4, F5 và F6, không phát hiện thấy hiện tượng thiếu liên kết giữa các lớp. Rãnh không bị chảy. Khi dòng điện là 220-250A, điện áp là 20-22V, tốc độ cấp dây là 450-500 inch/phút và tốc độ hàn là 1416 inch/phút, mối hàn phủ không bị tách rời, nhưng chiều cao vượt quá tiêu chuẩn của mối hàn phủ ở vị trí hàn trên cao. Phân tích cho thấy chiều rộng của mối hàn phủ khoảng 18-22mm, gần bằng phạm vi dao động tối đa của súng hàn CRC-P260. Đường hàn rộng, biên độ dao động lớn của súng hàn và tần số dao động nhanh khiến vũng nóng chảy tồn tại trong thời gian dài và sẽ bị lộ ra khi súng di chuyển. Vũng hàn có tác dụng khuấy trộn, và kim loại được lắng đọng ở vị trí hàn trên cao sẽ bị võng xuống dưới tác động của trọng lực, lực điện từ, v.v., dẫn đến việc độ bền mối hàn ở vị trí hàn trên cao không đạt tiêu chuẩn.
Để đảm bảo hiệu quả tạo lớp phủ tốt, khi hàn lớp phủ cần chọn tốc độ hàn nhỏ hơn và giảm tần số dao động súng hàn càng nhiều càng tốt để mối hàn lớp phủ mỏng và rộng, từ đó giảm thời gian tồn tại của vũng chảy và đạt được mục đích giảm thiểu việc nâng cao vị trí hàn. Dựa trên kết quả hàn thử nghiệm và phân tích, các thông số quy trình hàn gốc STT + CRC tự động điền đầy và bịt kín hoàn toàn của đường ống nối thuộc Đường ống dẫn khí Tây-Đông số 2 đã được xác định cuối cùng. Mối hàn được thực hiện theo các thông số hàn trong Bảng 3. Mối hàn đã được kiểm tra và không phát hiện thấy các khuyết tật như lỗ rỗ, nứt và thiếu liên kết. Bề mặt mối hàn có hình dạng tốt và cấu trúc kim loại vĩ mô tốt. Các tính chất cơ học của mối hàn đã được kiểm tra bởi Trung tâm Công nghệ Hàn thuộc Viện Nghiên cứu Đường ống Dầu khí Trung Quốc và tất cả các chỉ số đều đáp ứng các yêu cầu xây dựng cho việc kết nối đường ống nối của Đường ống dẫn khí Tây-Đông số 2. Việc ứng dụng thành công phương pháp hàn gốc STT + hàn tự động CRC-P260 trên các ống có đường kính lớn, thành dày (rãnh chữ V) phản ánh đầy đủ các đặc điểm về chất lượng cao, hiệu quả và cường độ lao động thấp của công nghệ hàn tự động.
Các thông số nêu trên đã được sử dụng cho các thử nghiệm hàn tự động. Trong quá trình hàn thử nghiệm, người ta nhận thấy rằng các mối hàn tự động dễ bị các khuyết tật như thiếu sự kết dính giữa các lớp, thiếu sự kết dính thành bên, nhiều lỗ rỗng và chiều cao quá mức ở phần hàn phía trên.
Trong quá trình hàn thử nghiệm, khi dòng điện là 210~235A, điện áp là 21~23V, tốc độ cấp dây là 420-480 inch/phút và tốc độ hàn là 12215 inch/phút, người ta nhận thấy hầu như không có sự hàn dính nào trên các mối hàn F1, F2 và F3. Không có sự nóng chảy giữa các lớp, không có sự nóng chảy của các rãnh và có nhiều lỗ rỗng. Phân tích cho thấy chiều rộng rãnh của các mối hàn F1, F2, F3 và ba mối hàn này nhỏ và lượng khí bảo vệ đủ, do đó sẽ không tạo ra các lỗ nitơ; chiều rộng rãnh nhỏ làm cho súng hàn dao động nhỏ và tần số dao động cao. Trong điều kiện tốc độ cấp dây nhất định, vật liệu nền và kim loại phụ được nóng chảy hoàn toàn, do đó xác suất lẫn nhau nhỏ; sự gia cường mối hàn ở phần hàn phía trên không lớn. Khi dòng điện là 200-250A, điện áp là 18-22V, tốc độ cấp dây là 400-500 inch/phút và tốc độ hàn là 12-16 inch/phút, trong quá trình hàn thử nghiệm, người ta nhận thấy rằng các vị trí hàn thẳng đứng F4, F5 và F6 có hiện tượng thấm giữa các lớp và rãnh không bị nóng chảy, nhưng vẫn không có lỗ rỗ.
Thời gian đăng bài: 18/01/2024