哈尔滨理工大学荣成学院
专科生毕业设计题目：天然气管道的TIG焊焊接技术
专业年级：焊接10-1班
学生姓名：孙悟空
学号：
指导教师：白玉堂
哈尔滨理工大学荣成学院
完成时间： 2013 年 6 月 22 日
哈尔滨理工大学荣成学院
专科生毕业设计（论文）评语
专科生毕业设计（论文）任务书
天然气管道的TIG 焊焊接技术
摘要
本文主要描述了天然气管道在TIG 焊焊接时，需要根据焊口的一些实际因素，如母材的焊接性及焊缝实际使用条件，选择合适的焊接设备和焊接材料。通过对材料本身成分分析，选择合适的焊接方法和焊接工艺进行焊接。确保焊接之后接头的质量。
对焊接之后接头进行检验，对常见的问题及缺陷进行分析，提出相应的解决方法和预防措施。保证焊接接头达到天然气管道的使用要求。
关键词天然气管道；TIG焊；管道焊接；质量控制
目录
摘要…… ............................................ I
第1章绪论
1.1引言
目前燃气行业钢质管道的材质一般才用低碳钢，焊接方法通常采用手工电弧焊。这种焊接方法对行的技术水平要求较高，焊接好坏取决与焊工经验等人为因素。特别是无损检测的一次合格率偏低，即使是技术水平较高的焊工，一次合格率也只有85%左右。造成手工电弧焊焊缝质量不合格的主要原因是焊缝打底部分缺陷超标，其中主要缺陷是夹渣，气孔。造成以上缺陷的主要原因是：手工电弧焊采用的焊接填充金属为电焊条，电焊条在焊接过程中对焊接熔池进行渣气联合保护，打底时为了达到单面焊双面成型的效果，一般采用灭弧焊接，而灭弧焊接较连弧焊的线性能量少，冷却速度快，保护焊渣有一部分来不及滤出，存在焊渣死角，造成清渣困难，导致下一层焊接时造成夹渣或为熔合[1]。
焊接受热面小径管比较成熟的方法是采用全氩弧焊接或氩弧打底、焊条电弧焊盖面的方法进行焊接，因此针对钨极氩弧焊容易出现的问题做以下论。
1.2手工氩弧焊的应用及特点
为了提高钢质燃气管道的工程质量，现在基本采用可手工电弧焊焊接方法，这种焊接方法在实际中的主要应用形式有两种：手工氩弧焊打底，手工电弧焊盖面，(适用于外径≥76 mm 的管道)手工氩弧焊一次成型（适用于外径≤57 mm的管道）。
手工氩弧焊属于惰性气体保护焊的一种，分为熔化极手工氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种手艺。它是利用难熔的钨极合金棒作为电极，通过钨极与工件之间产生电弧，并利用氩气作为保护气进行焊接[2]。其主要优点有以下几方面：焊接电弧为明弧，在焊接过程中易于控制可进行全位置焊接打底时连弧焊接，没有熔渣，能确保打底质量，外径≤57 mm的管道一次成型，焊接速度快，质量高钨极不容易熔化，易维持焊接过程的稳定电弧稳定，外观成型漂亮[3]。现行的焊接验收标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》(GB 50236-98)对
焊缝外观要求严格，外观不合格焊缝一律为不合格焊缝。
1.3本文主要研究内容
在进行钨极氩弧焊时，根据焊口的一些实际因素，选择合适的焊接设备和焊接材料，选择合适的焊接方法和焊接工艺进行焊接，最后对焊接过程中易出现的问题及缺陷进行分析，提出相应的解决方法和预防措施。
第2章天然气管道管材概述
分析所需要焊接部分的结构，焊接材料的成分、力学性能，以及焊接材料的焊接性，从而选择最佳的焊接工艺。
2.1管道结构特点
天然气管道焊接一般采用的是对接的接头形式。如图2-1所示。因为管道结构承受较大的内部压力，因而要求焊接接头具有良好的气密性。因此在焊接施工过程中，在确保结构部件上焊接接头质量的同时，为了满足加工条件，既要提高生产率，又要通过改善制造时的作业环境来增加安全性。
图2-1 天然气管道的接头
2.2管材成分及力学性能
成分是材料结构和性能的基础，能定量的分析出材料中各个组分的含量，对材料品质用途和选择合适的焊接工艺具有重要意义。管材采用12Cr1MoV钢，其化学成分见表2-1。
表2-1 12Cr1MoV钢的化学成分（质量分数/%）
C Mn P
S
Cr Mo V Fe
0.08~0.1
50.4~0
.7
0.0
3
0.
03
0.9~1
.2
0.25~0
.35
0.15~0.
3
其
余
材料力学性能是指材料在常温、静载作用下的宏观力学性能，是确定各种工程设计参数的主要依据。其力学性能见表2-2。
表2-2 12Cr1MoV钢的常温力学性能
抗拉强度 /Mpa屈服强度 /Mpa断后收缩率 /% 47025520
2.3管材焊接性分析
钢材焊接性的好坏取决于它的化学成分，影响最大的是碳元素，也就是说金属含碳量的多少决定它的可焊性，钢中含碳
量增加，淬硬倾向增大，塑性降低，容易产生焊接裂纹[4]。母材属于低合金珠光体型耐热钢，具有较高的热强性能[5]，但由于其具有一定淬硬倾向所以在焊接循环决定的冷却速度条件下，焊缝金属和热影响区易形成冷裂敏感的显微组织，另外，母材中含有Cr、Mo、V等元素，在提高了钢的蠕变强度和组织稳定性的同时，这些强烈碳化物形成元素又增加了接头过热区产生再生热裂纹的倾向。12Cr1MoV具有更大的淬硬倾向，而使热影响区更易产生冷裂纹。
2.4本章小结
12Cr1MoV属于Gr-Mo型珠光体耐热钢，属于低合金钢范畴，低合金钢焊接的有利一面是能提高抗氧化性和热强化性，不利的一面是增强了脆硬倾向和形成裂纹的机会增大，因此给焊接工作带来了很多困难。
