向下焊接的特点
(1)焊接速度快，生产效率高。由于这种焊条铁水浓度低，不掉渣，所以效率比仰焊提高了50%。
(2)焊接质量好，纤维素焊条焊缝根部成型充分，吹弧力大，熔深均匀，焊缝背面成型美观，抗风能力强，适合野外作业。
(3)减少焊接材料的消耗。与传统的自下而上焊接方法相比，焊条消耗降低20% -30%。
(4)焊接一次合格率可达90%以上。
一、下向焊技术的应用
在城市燃气管道建设过程中，不同于长输管道的现场施工，受到诸多外部因素的限制。在城市地下管网中，河流、公路和频繁出现的地下障碍物都给施工带来了很大的困难。管道铺设过程中，不仅有穿越工程，还有过河和开孔工程，还有沉管工程；另外，工作空间小也会增加施工难度。针对以上问题，为保证工程质量，根据外部环境，部分管段分段施工，部分管段沟下焊接，从各个角度控制焊接质量。河南洛阳吉利管道焊接培训中心在长期的培训中总结了这些理论方法，现在分享给大家！希望大家能掌握熟练的下向焊工艺！
下向焊焊接间隙小，焊接速度快，比传统的仰焊工艺更高效节能。另外，选用的纤维素焊条和药皮焊条吹弧力强，抗外界干扰能力强；连续焊接，焊接接头少，焊缝成形美观；采用多层多道焊接操作技术，焊缝内部质量好，无损检测合格率高。我们洛阳吉利管道焊接中心会及时开展下向焊培训业务。
1.焊接前的准备:
钢管的组装和定位焊接是保证焊接质量和焊缝成形良好的基础。管子单面坡口角度为28°-32°，钝边厚度为1.0-1.5毫米，对接间隙为1.2-2.0毫米，最大余量误差不大于管子外径的3 ‰，且≤ 2毫米..要求管道端面切割应光滑无裂纹，切割面应垂直于管道轴线，垂直度偏差不大于1.5mm；焊接前，分别用角磨机和电动钢丝刷清除坡口两侧的油污、浮锈、水分、泥沙、气割后的熔渣、氧化皮等杂物和坡口内侧的加工毛刺，使大于10mm的坡口内外表面和两侧露出金属光泽。
当采用E6010 (AWS)和E7010 (AWS)纤维素药皮焊条作为底漆时，在包装和储存良好的条件下，可不经烘干进行焊接，否则应在70℃ ~80℃烘干0.5~1h，焊条内重复烘干次数不应超过两次。
定位焊缝作为正式焊缝的一部分，通常要求焊缝长度≤ 20mm，定位焊缝的两侧都打磨成平缓的斜坡，以方便接头。
2.焊接材料
(1)纤维素设置到覆盖电极。
奥地利伯乐公司是世界著名的焊条管道制造商。多年来，公司致力于开发和改进管道焊接专用焊条，品种齐全，质量优良。该公司在欧洲、澳大利亚、中东和中国有很大的市场。用于焊接X60-X70管道的纤维素焊条具有FOXCEL85。有FOXCELMOFOXBVD100焊接X80管。美国林肯公司也是著名的纤维素焊条制造商之一，其相当于AWSE6010、E7010G和E8010G的焊条在国内管道建设中也占有相当大的比重。此外，Hebele公司生产的PIPEMASTER系列管道用下向焊带，瑞典Issa公司生产的E6010和E7010G焊条近年来也参与了国内市场的竞争。
2实芯焊丝和药芯焊丝
实芯焊丝和药芯焊丝的国外供应商有很多，如法国的沙夫、日本的神钢、美国的赫伯勒和林肯，都生产管道用实芯焊丝和药芯焊丝。在中国，林肯公司在管道焊接用药芯焊丝中所占的比例最大。实芯焊丝LN50、LN56和LN70，药芯焊丝外套71H/81B2H和自保护焊丝NR207和NR232适用于不同强度等级管线钢的焊接。
3.焊接工艺的选择:
A.手工向下焊接
与传统仰焊相比，手工仰焊技术具有焊缝质量好、吹弧力强、刚度大、打底焊缝单面焊双面成形、焊条熔化速度快、熔敷率高等优点，在管道工程建设中得到广泛应用。随着输送压力和油气管道钢管强度的不断提高，手工下向焊技术经历了全纤维素下向焊-混合下向焊-复合下向焊的发展过程。
①全纤维素下向焊技术
全纤维素下向焊对焊机的主要要求是:
(1)具有陡降特性，静态特性曲线A段适当提高。
(2)外部阻力推力电流起作用时，其值应足够大。
(3)适当提高静态特性曲线，拖动拐点，实现液滴过渡，如图1。
全光纤下向焊工艺参数见表1。该工艺的关键在于根焊时单面焊双面成型的要求；在仰焊位置，在重力的作用下，防止了熔滴的后陷和铁水对焊条的粘附。中国早期的下向焊是纤维素型。
混合下向焊是指长输管道现场组焊中纤维素电极根焊、热焊、低氢焊条填充焊和盖面焊的手工下向焊技术。主要用于焊接钢管材质等级较高的管道。陕京管道是我国第一条采用下向焊技术和进口钢管及焊接材料建造的长输管道。
20世纪90年代后期，国内外石油、天然气、水电行业的长输管道广泛采用大壁管材。在水电行业的压力管道中，管径一般在1m以上，壁厚为10 ~ 60mm。在我国北方寒冷地区，油气管道的壁厚也达到了10 ~ 24mm。与传统的仰焊相比，仰焊具有热输入低、熔深浅、焊缝薄的优点。随着钢管壁厚的增加，焊缝数量也迅速增加，焊接时间和劳动强度也相应增加。简单的下向焊很难发挥其焊接速度快、效率高的特点。不同壁厚的手工电弧焊钢管的焊接级别和焊道参考表见表3。而根焊+热焊+仰焊+填充焊+盖面焊的复合下向焊技术可以充分发挥两种焊接方法的优势，实现优质高效。在半自动气体保护下向焊技术应用于管道建设之前，复合下向焊技术主要用于大壁管道。如某工业园区输水管道工程使用的钢管为1400mm×14mm，材质为Q235-A，焊接过程中采用纤维素焊条J425G(E6010)进行根焊，普通E4303焊条进行填充焊和盖面焊，使单面下向焊所需的焊道层数由7-8层减少到4-5层，焊接时间缩短因此，紧跟市场需求，我们洛阳吉利焊管中心开设了纤维素下向焊专业——半自动药芯自保护焊。复合下向焊是指根部焊和热焊采用下向焊法，填充焊和盖面焊采用向上焊法的焊接工艺。主要用于焊接壁厚较大的管道。
半自动焊接技术在我国管道建设中的应用是在20世纪90年代逐步引进并发展起来的。由于半自动焊具有生产效率高、焊接质量好、经济性好、易于掌握等优点，自引入我国管道建设以来发展迅速。半自动下向焊技术主要分为药芯焊丝自保护半自动下向焊和活性气体保护半自动下向焊两种操作方式。b、半自动下向焊
1.药芯焊丝自保护半自动焊接技术
药芯焊丝适用于各种位置的焊接，其连续性适合自动化工艺生产。工艺参数见表4(以X70钢管焊接为例)。
这种工艺的主要优点是:
(1)质量好。焊接缺陷通常发生在焊接接头处。相同直径的钢管手工下向焊接头数量比半自动焊接接头数量多，半自动焊接减少了产生缺陷的概率。常用的NR204和NR207焊丝是低氢金属，而传统的手工焊多采用纤维素焊条。因此，半自动焊接可以降低焊缝中的氢含量。同时，半自动焊输入能量高，可以降低焊缝冷却速度，有助于氢气溢出，减少和防止冷裂纹。
(2)效率高。药芯焊丝将间歇焊接工艺转变为连续生产模式。半自动焊熔敷量大，比手工焊道次少，溶解速度比纤维素手工下向焊高15% ~ 20%。焊渣较薄，易于除渣，减少了层间清渣的时间。
(3)综合成本低。半自动焊接设备具有通用性，可用于半自动焊接、手工电弧焊或其他焊接方法。以焊接厚度为8.7mm的钢管为例:手工焊接至少需要3组焊工，半自动焊接只需要2组焊工，可以减少至少2名焊工，相应减少焊工数量和辅助工具数量。同时，药芯焊丝有效利用率高，焊接坡口小，不仅节省了填充金属的用量，而且提高了焊接速度，综合成本仅为手工电弧焊的一半。
在STT CO2半自动焊中，焊机处于短路过渡模式，在一个过渡时期，电源根据不同的电弧电压值输出不同的焊接电流。CO2气体保护焊是一种廉价高效的焊接方法。传统的短路过渡CO2焊不能从根本上解决焊接飞溅大、控制熔深和成形之间的矛盾。STT CO2半自动焊机采用波形控制技术，保证了焊接过程稳定，焊缝成形美观，对干伸长度的变化影响小，显著减少了飞溅，降低了焊工的劳动强度。2.CO2活性气体保护半自动下向焊技术。
STT CO2半自动焊以其优异的性能拓宽了CO2半自动焊在长输管道建设中的应用领域。中国石油天然气管道局在苏丹穆格莱德石油开发项目中首次采用STT CO2半自动下向焊技术进行管道打底焊接。焊接工艺见表6。
C.气体保护全自动下向焊STT CO2半自动焊和药芯焊丝自保护半自动焊是目前国内常用的半自动下向焊方法，在管道焊接领域显示出良好的应用前景。
管道自动气体保护下向焊技术是利用易熔焊丝与主要焊接金属之间的电弧作为热焊来熔化焊丝和钢管，并向焊接区域输送保护气体，隔绝焊接时空气的有害作用，通过连续送丝完成焊接。由于焊接区保护简单，易于观察焊接区，生产效率高，焊接工艺相对简单，易于控制，易于实现全位置焊接。
4.操作方法:该工艺可实现全位置、多头同时操作，打底焊可从管内侧施焊，也可从管外侧施焊。打底焊时，可采用仰焊防止未焊透和烧穿，便于单面焊双面成型。焊接参数通常在控制台或控制面板上调整。主要调整参数为:电压、送丝速度、各焊头移动速度、摆动频率、摆动宽度、摆动延迟时间。需要注意的是，由于各道次的焊接参数不同，应根据管材规格和现场条件，在焊接试验合格后，将全焊缝的焊接参数应用于生产。管道气体保护自动焊技术具有焊接质量高、焊接速度快等优点，在国外已得到推广，但在国内尚处于推广阶段。气体保护自动下向焊技术是我国长输管道和市政燃气管道下向焊技术的发展方向。
(1)根焊:
根焊是整个管接头焊接质量的关键。在操作过程中，要求焊工必须正确掌握钢筋输送的角度和方法，并保持钢筋输送速度一致。焊接时，一名焊工从管接头的12点开始引弧至10mm，用短弧焊作为直线输送机，但也可稍有摆动，但动作要小而快，要均匀稳定，达到“听、看、发”的统一，即要“听”到电弧穿透钢管的“拍打”声。熄弧时应在熔池下方打一个熔洞，熔洞应大于正常焊接时的熔洞，然后用角磨机将收弧处迅速打磨成15~20mm的缓坡，以利于再次引弧。根焊时，要求在根焊超过50%后，拆除外部对中装置，但至少应在根焊完成后拆除对口支架或吊架。
(2)热焊接:
热焊和根焊之间的时间间隔应小于5分钟，以保持焊缝处于高温，提高焊缝的机械性能，防止产生裂纹。热焊速度要快，运条角度不能太大，以免烧穿根部焊缝。
(3)填充焊接:
第三和第四焊接是填充焊接。在具体工作中，可根据填充高度的不同，适当加大焊接电流，可稍作横向或反月牙摆动。和热焊一样，焊接前必须用角向磨光机打磨上层焊缝，避免因除渣不干净而产生夹渣等缺陷。此外，合理把握焊条角度和控制相应的弧长也是防止缺陷的主要前提。
(4)盖面焊接:
盖面焊接前的除渣和打磨应有利于盖面的焊接。通过适当摆动被覆盖的电极，可以覆盖沟槽的两侧，从而克服沟槽不完整和咬边等缺陷。通常，覆盖宽度符合相关规范和流程。收弧时两名焊工相互配合，一名焊工在6点钟位置焊完5~10mm后熄弧。
在焊接上述各层焊缝时，应注意焊缝不应重叠，应错开20~30mm，并用角磨机将各层焊缝清理干净。清理结果应有利于下一道焊缝的焊接质量。
5.焊缝检查:
(1)焊缝表面质量要求:
焊后应按SY/T4071-93《管道下向焊焊接工艺规程》清除焊渣、飞溅物等杂物，焊缝表面不得有裂纹、未熔合、气孔、夹渣等缺陷；咬边深度≤0.5毫米，任意300毫米长焊缝两侧累计咬边长度≤ 50毫米；焊缝剩余高度为0.5~2.0mm，个别部位(管底在5~7点钟位置)不大于3mm，长度不大于50mm；焊缝宽度应比坡口每边宽0.5 ~ 2.0毫米。
(2)无损检测:
根据SY4065-93《油气钢质管道对接焊缝超声波探伤质量分级》和SY4056-93《油气钢质管道对接焊缝射线照相及质量分级》，对焊缝进行了100%超声波探伤和100%射线照相探伤，ⅱ级合格。
6.缺陷分析:
在下向焊施工中，主要的缺陷类型有:未焊透、未熔合、凹陷、夹渣、气孔、裂纹等缺陷。在立焊和仰焊位置，出现裂纹和凹陷的机会较多，尤其是仰焊位置，这与初始定位焊后过早拆除外对中装置密切相关；凹是根焊时吹弧力不够造成的，铁水是重力造成的，和焊工的技术水平有一定关系；未焊透和未熔合大多与钢管组装的错边、焊接工艺参数的波动、操作人员的水平、钢筋输送方式的选择、工作中急于求成有关。气孔和夹渣的去除与环境、选用规格、母材和焊接材料的预处理有关，焊缝的冷却速度对这种缺陷影响较大。
良好的焊接质量可以节约焊接材料，降低工人的劳动强度。