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[摘 要]本文总结了全纤维素型、混合型以及复合型三种手工下向焊焊接技术以及半自动活体气体保护焊、药芯焊丝保护两种下向焊焊接在我国管道施工中的应用。对焊接工艺、焊接方法和应用范围、管理措施等施工工程进行了较为详细地描述，在同类型工程的施工中有借鉴之处。并且还阐述了全自动活性气体保护焊和全自动药芯下向焊接将是我国油气管道下向焊接技术的发展方向。
[关键词]下向焊接，长输管道施工，焊接方法，管理方法，应用
中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0006-01
1.引言
随着我国天然气石油化工的不断发展、全国大多数地区热电厂供暖管道的铺设、以及西气东输等工程的建设需要，使得我国的长输管道的建设到达一个高峰时期。长输油，气管道越来越向大口径、高压力输送方向发展。而长输管道下向焊接技术自从20世纪60年代引进中国以来，经过了几十年的不断发展，我国目前已经掌握了成熟的手工下向焊接技术，并且正在普及半自动气保护焊接技术与下向焊接技术的结合会作为长输管道焊接技术发展的趋势，会在全国长输管道建设中大力应用和推广。
2.手工下向焊接技术的应用与发展
手工下向焊接技术和传统的向上焊接相比，手工下向焊接技术的焊缝治疗好、点弧吹力强、挺度大、打底焊时可以单面焊双面成型、焊条熔化速度快、熔敷率高，被广泛地应用于管道工程建设中。而伴随着输送压力的不断增大，手工下向焊接技术就经历了一个由全纤维素型下向焊到混合型下向焊再到复合型下向焊接这样的一个发展进程。
2.1 全纤维素型下向焊接技术全纤维素型下向焊接对焊机的主要要求是
（1）必须有陡降外特性，静特性曲线A段适当提高。
（2）外拖推力电流起作用时他的数值要足够大。
（3）适当提高静特性曲线外拖拐点，以达到小滴过度，如图1所示。
全纤维型下向焊接工艺参数如表1所示。该工艺的关键在于根焊时要求单面焊双面成形；仰焊位置时防止熔滴在重力作用下出现背面凹陷及铁水粘连焊条。我国早期的下向焊均是纤维素型。
2.2 混合型下向焊接技术
这种混合型下向焊接技术就是说当在长输管道焊接的时候，使用纤维素型焊条根焊、热焊，低氢型焊条填充焊、盖面焊的手工下向焊接技术。这种技术主要是应用在焊接钢管材质的级别比较高的管道上面。就比如我国的陕京管道就是我国采用下向焊接技术和进口钢材和焊材建成的长距离管道的第一条。它的工艺参数如图2所示。
2.3 复合型下焊接技术
复合型下向焊接技术就是说根焊及热焊采用下向焊接方法，填充焊及盖面焊的时候是使用向上焊接的方法的焊接工艺。这种焊接技术主要用在焊接壁厚较大的管道。
在上世纪90年代末期，我国的大壁厚管材被广泛的应用在输油、气和水电工业长输管道中，在水电工业方面，气压力管道中一般管径达1m以上，壁厚达10～60mm，跟其他传统的向上焊接技术相比较，因为下向焊接热输入低、熔深比较浅，焊肉比较薄，随着钢管的管壁厚度的增大焊道的熔敷量也迅速增加，焊接时间和劳动力度也跟着加大，这一以来，一般的下向焊难以发挥它的焊接速度快和焊接效率高的特点。其参数系数如表3所示。大壁厚管道多采用复合型下向焊接技术。
3.半自动下向焊接技术的应用与发展
3.1 药芯焊丝自保护半自动焊技术
药芯焊丝适用于各种位置的焊接，他的连续性生产比较适合自动化生产。其工艺参数如表4所示（以X70钢管焊接为例）。
半自動下向焊接技术工艺的主要优点：
（1）质量好。焊接缺陷一般都是产生在焊接接头处。相同的管径的钢管手工下向焊接接头数比半自动焊接接头数多，使用半自动焊就会降低缺陷的产生机率。一般使用的是NR204、NR207焊丝属低氢金属，而传统的手工焊多采用纤维素焊条。因此，半自动焊可降低焊缝中的氢含量。同时，半自动焊输人线能量高，可降低焊缝冷却速度，有助于氢的溢出及减少和防止出现冷裂纹。
（2）效率高。药芯焊丝就是把断续的焊接过程变为连续的生产方式。半自动焊溶敷量大，比手工焊道少，溶化速度比纤维素手工下向焊提高将近15%～20%。焊渣薄，脱渣容易，减少了层间清渣时间。
（3）综合成本低。半自动焊接设备具有通用性，可用于半自动焊，也可用于手弧焊或其他焊接法的焊接。以焊接厚度为8.7mm钢管为例：手工焊至少需3组焊工完成，半自动焊只需2组焊工，至少可减少2名焊工，也相应减少了焊机数量和等辅助工装数量。同时，药芯焊丝有效利用率高，焊接坡口小，即节省填充金属使用量，又提高了焊接速度，综合成本只及手弧焊的一半。
3.2 CO2活性气体保护半自动下向焊接技术
CO2气体保护焊则是一种廉价，高效的焊接方法。一般老式的短路过度的CO2焊接并不能在根本上解决焊接飞溅大，控制熔深与成型之间的矛盾。而使用波形控制技术的STT型CO2半自动焊机，就可以保证在焊接的过程当中保持稳定，焊缝的成型比较美观。
STT型CO2半自动焊时，焊机处于短路过渡方式，电源在一个过渡周期内，根据不同电弧电压值，输出不同的焊接电流。
STT型CO2半自动焊利用了他优异的性能拓宽了CO2半自动焊在长输管道施工中的应用领域。中国石油天然气管道局之前就在苏丹Muglad石油开发项目中首次使用了STT型CO2半自动下向焊接技术进行管道打底焊接，中原石油勘探局建筑集团公司正在施工的陕京管线复线京—石管线工程使用了STT型CO2半自动下向焊接技术，焊接工艺见表6。
结论在我国管道建设中，手工下向焊接技术曾广泛应用，手工下向焊打底、半自动下向焊填充盖面工艺是目前最为成熟的下向焊接工艺，惰性气体（CO2）保护下向焊打底、药芯焊丝自保护下向焊填充盖面半自动下向焊接技术目前正在全国得到迅速推广，全自动下向焊将是我国管道下向焊接技术的发展方向。
参考文献
[1] 陈祝年主编，焊接设计简明手册，北京机械工业出版社，1997.
[2] 吴晓清主编，焊接原理，北京机械工业出版社，1997.
[3] 曾乐主编，现在焊接技术手册，上海科技出版社，1993.
[4] 周兴中主编，焊接方法与设备，北京机械工业出版社，1990.
[关键词]下向焊接，长输管道施工，焊接方法，管理方法，应用
中图分类号：TE973 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）17-0006-01
1.引言
随着我国天然气石油化工的不断发展、全国大多数地区热电厂供暖管道的铺设、以及西气东输等工程的建设需要，使得我国的长输管道的建设到达一个高峰时期。长输油，气管道越来越向大口径、高压力输送方向发展。而长输管道下向焊接技术自从20世纪60年代引进中国以来，经过了几十年的不断发展，我国目前已经掌握了成熟的手工下向焊接技术，并且正在普及半自动气保护焊接技术与下向焊接技术的结合会作为长输管道焊接技术发展的趋势，会在全国长输管道建设中大力应用和推广。
2.手工下向焊接技术的应用与发展
手工下向焊接技术和传统的向上焊接相比，手工下向焊接技术的焊缝治疗好、点弧吹力强、挺度大、打底焊时可以单面焊双面成型、焊条熔化速度快、熔敷率高，被广泛地应用于管道工程建设中。而伴随着输送压力的不断增大，手工下向焊接技术就经历了一个由全纤维素型下向焊到混合型下向焊再到复合型下向焊接这样的一个发展进程。
2.1 全纤维素型下向焊接技术全纤维素型下向焊接对焊机的主要要求是
（1）必须有陡降外特性，静特性曲线A段适当提高。
（2）外拖推力电流起作用时他的数值要足够大。
（3）适当提高静特性曲线外拖拐点，以达到小滴过度，如图1所示。
全纤维型下向焊接工艺参数如表1所示。该工艺的关键在于根焊时要求单面焊双面成形；仰焊位置时防止熔滴在重力作用下出现背面凹陷及铁水粘连焊条。我国早期的下向焊均是纤维素型。
2.2 混合型下向焊接技术
这种混合型下向焊接技术就是说当在长输管道焊接的时候，使用纤维素型焊条根焊、热焊，低氢型焊条填充焊、盖面焊的手工下向焊接技术。这种技术主要是应用在焊接钢管材质的级别比较高的管道上面。就比如我国的陕京管道就是我国采用下向焊接技术和进口钢材和焊材建成的长距离管道的第一条。它的工艺参数如图2所示。
2.3 复合型下焊接技术
复合型下向焊接技术就是说根焊及热焊采用下向焊接方法，填充焊及盖面焊的时候是使用向上焊接的方法的焊接工艺。这种焊接技术主要用在焊接壁厚较大的管道。
在上世纪90年代末期，我国的大壁厚管材被广泛的应用在输油、气和水电工业长输管道中，在水电工业方面，气压力管道中一般管径达1m以上，壁厚达10～60mm，跟其他传统的向上焊接技术相比较，因为下向焊接热输入低、熔深比较浅，焊肉比较薄，随着钢管的管壁厚度的增大焊道的熔敷量也迅速增加，焊接时间和劳动力度也跟着加大，这一以来，一般的下向焊难以发挥它的焊接速度快和焊接效率高的特点。其参数系数如表3所示。大壁厚管道多采用复合型下向焊接技术。
3.半自动下向焊接技术的应用与发展
3.1 药芯焊丝自保护半自动焊技术
药芯焊丝适用于各种位置的焊接，他的连续性生产比较适合自动化生产。其工艺参数如表4所示（以X70钢管焊接为例）。
半自動下向焊接技术工艺的主要优点：
（1）质量好。焊接缺陷一般都是产生在焊接接头处。相同的管径的钢管手工下向焊接接头数比半自动焊接接头数多，使用半自动焊就会降低缺陷的产生机率。一般使用的是NR204、NR207焊丝属低氢金属，而传统的手工焊多采用纤维素焊条。因此，半自动焊可降低焊缝中的氢含量。同时，半自动焊输人线能量高，可降低焊缝冷却速度，有助于氢的溢出及减少和防止出现冷裂纹。
（2）效率高。药芯焊丝就是把断续的焊接过程变为连续的生产方式。半自动焊溶敷量大，比手工焊道少，溶化速度比纤维素手工下向焊提高将近15%～20%。焊渣薄，脱渣容易，减少了层间清渣时间。
（3）综合成本低。半自动焊接设备具有通用性，可用于半自动焊，也可用于手弧焊或其他焊接法的焊接。以焊接厚度为8.7mm钢管为例：手工焊至少需3组焊工完成，半自动焊只需2组焊工，至少可减少2名焊工，也相应减少了焊机数量和等辅助工装数量。同时，药芯焊丝有效利用率高，焊接坡口小，即节省填充金属使用量，又提高了焊接速度，综合成本只及手弧焊的一半。
3.2 CO2活性气体保护半自动下向焊接技术
CO2气体保护焊则是一种廉价，高效的焊接方法。一般老式的短路过度的CO2焊接并不能在根本上解决焊接飞溅大，控制熔深与成型之间的矛盾。而使用波形控制技术的STT型CO2半自动焊机，就可以保证在焊接的过程当中保持稳定，焊缝的成型比较美观。
STT型CO2半自动焊时，焊机处于短路过渡方式，电源在一个过渡周期内，根据不同电弧电压值，输出不同的焊接电流。
STT型CO2半自动焊利用了他优异的性能拓宽了CO2半自动焊在长输管道施工中的应用领域。中国石油天然气管道局之前就在苏丹Muglad石油开发项目中首次使用了STT型CO2半自动下向焊接技术进行管道打底焊接，中原石油勘探局建筑集团公司正在施工的陕京管线复线京—石管线工程使用了STT型CO2半自动下向焊接技术，焊接工艺见表6。
结论在我国管道建设中，手工下向焊接技术曾广泛应用，手工下向焊打底、半自动下向焊填充盖面工艺是目前最为成熟的下向焊接工艺，惰性气体（CO2）保护下向焊打底、药芯焊丝自保护下向焊填充盖面半自动下向焊接技术目前正在全国得到迅速推广，全自动下向焊将是我国管道下向焊接技术的发展方向。
参考文献
[1] 陈祝年主编，焊接设计简明手册，北京机械工业出版社，1997.
[2] 吴晓清主编，焊接原理，北京机械工业出版社，1997.
[3] 曾乐主编，现在焊接技术手册，上海科技出版社，1993.
[4] 周兴中主编，焊接方法与设备，北京机械工业出版社，1990.