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1、38 油 气 储 运2004年 油气管道焊接材料设计用量计算3 张振永(中国石油天然气管道工程有限公司)张振永:油气管道焊接材料设计用量计算,油气储运,2004,23(7)38～41。摘 要 对油气管道手工下向焊、药芯焊丝半自动焊和实芯焊丝气体保护自动焊的焊接材料用量进行了计算,提出了不同焊接方法焊材用量计算的修正公式,并将计算结果与工程实际用量进行了对比,两者基本吻合。主题词 油气管道 焊接材料 用量 计算根焊、热焊,用低氢焊条进行填充、盖面,这样既经济一、前 言高效,又能满足焊缝的韧性需要。对于输油管道,一般整个焊缝均采用纤
2、维素焊条施焊,只是根据钢材 目前国内管道焊接的主要方法有手工下向焊、的级别不同,采用的根焊、热焊和填充、盖面焊条的药芯焊丝半自动焊和实芯焊丝气体保护自动焊。对型号不同而已。因此,无论是输油管道,还是输气管于这三种主要焊接方式,管道所用焊接材料的耗量道,计算时都应当把同一焊缝中不同焊层的焊条用计算一直没有比较合适的计算模型或公式。以往的量分别计算出来,只有这样,才能保证在一个工程中设计用量一般套用电弧焊条用量计算公式或结合工每种型号焊条用量的准确性。程经验,或采用现行的预算定额,或采用厂家提供的对于如何准确计算管道焊接材料的用量,现有用量指标。由于这些方法缺乏科学的理论计算依资
3、料对管道焊接的介绍都缺乏针对性。按焊条消耗〔1〕据,并且每一位设计人员的工程经验不同,现行定额定额,其计算公式为:6跟不上最新发展趋势,厂家的用量指标千差万别,因G=ALρ(1+Kb)/(10Kn)(1)此,在管道设计中极易造成焊接材料用量计算不准式中 G———焊条用量,kg;确,直接影响到采办和现场施工。例如,在苏丹富拉A———焊缝熔敷金属截面积,mm2;油田原油外输管道工程中,由于设计计算的AWSL———焊缝长度,mm;A5.1E6010纤维素焊条用量偏低,影响了现场施工ρ———熔敷金属密度,g/cm3;进度,导致二次追加空运焊条,增加了工程成本。基Kb———药皮的重量系数
4、,取0.3～0.4;于以上原因,对管道焊接材料的用量计算有必要进Kn———金属由焊条到焊缝的转熔系数,包括行探讨。烧损、飞溅和未利用的焊条头损失,取0.75～0.8。二、手工下向焊焊条的用量计算对于管道对接焊缝V形坡口,其截面积为:2A=δb+(δ-p)tan(α/2)+2ch/3(2) 手工下向焊作为一种主要的焊接方法,广泛应式中 δ———管道壁厚,mm;用于油气管道的焊接中。对于输气管道,这种焊接b———根部对口间隙,mm;方法一般采用组合焊方式,即采用纤维素焊条进行p———钝边高度,mm;3065000,河北省廊坊市金光道22号;电话:(0316)2075949。第23
5、卷第7期 张振永:油气管道焊接材料设计用量计算 396α———坡口角度;G=3.14DAρ(1+Kb)/(10Kn)c———焊缝宽度,mm;×1.15×1.2(3)h———焊缝余高,mm。式中 G———单个焊口焊条用量,kg;式(2)中所示尺寸符号见图1。D———管道直径,mm。对于根焊焊条:2A1=δ1b+(δ1-p)tan(α/2)(4)2式中 A1———根焊缝熔敷金属截面积,mm;δ1———根焊层厚度,mm。对于<3.2焊条,取2.5～3.0mm;对于<4.0焊条,取3.2～3.5mm。对于热焊焊条:A2=(δ1-0.5+δ2)b2+(δ1-
6、0.5+δ2-p)图1 焊缝横截面图×tan(α/2)-[(δ1-0.5)b2 从式(1)和式(2)可以看出,焊条的消耗量主要+(δ1-0.5-p)tan(α/2)](5)取决于焊条牌号(主要是影响K2b和Kn)、坡口形状和式中 A2———热焊缝熔敷金属截面积,mm;焊件厚度。对于不同的焊条,如果没有具体的Kb和δ2———热焊层厚度,取1.5～2.0mm。Kn值,纤维素焊条可以取Kb=0.40,Kn=0.77,低氢式(5)中,δ1-0.5是考虑到根焊后清渣时有一焊条可以取Kb=0.32,Kn=0.80。定的打磨量,按0.5mm考虑。以上是平焊位置焊接每米的焊条用量值,对于对于
7、填充、盖面用焊条:2不同的焊接位置,焊条单位消耗量也不同,在横焊和A3=b+(δ-p)tan(α/2)立焊位置的焊条消耗量比在平焊位置时增加10%,+2ch/3-[(δ1-0.5+δ2-0.5)b比在仰焊位置时增加20%〔2〕。对于全位置焊接,由2+(δ1-0.5+δ2-0.5-p)于有平焊、立焊和仰焊,因此计算焊条时应取一个×tan(α/2)](6)1.15的系数。考虑到现场施工焊接影响因素较多,2式中 A3———填充、盖面焊缝熔敷金属截面积,cm。例如,焊条引弧失败,整根焊条都会弃用,或
