關于長輸管道焊接工藝研究分析

李俊超

（唐山冀東石油建設工程有限公司，河北 唐山 063200）

1.手工焊的焊接工藝

手工焊的焊接工藝并沒有在坡口的設計上有大的突破，最主要改變的是帶鈍邊的V型坡口，坡口的角度通常為60 ±5。但是現(xiàn)在管材厚壁在不斷增加，坡口的角度隨之減小，就拿西氣東輸?shù)墓艿纴碚f，其厚度超過了14.6mm，而他的坡口的角度是 22 ±2。

1.1 幾種手工上向焊接傳統(tǒng)的工藝

第一種工藝是SHAW 也就是俗稱的上向焊條的電弧焊工藝，大多是使用WS A5.1E7015此類焊條。這種焊接的工藝對于焊工自身的要求很高，焊接的速度教慢、所以效率低，根焊的6點位內凹是個難題，焊接一次就達標的幾率很低。所以，目前在國內外使用這種工藝的地方已經很少了。

第二種工藝的簡稱是GTAW,即手工氬弧焊的工藝，這種工藝是利用氬氣保護和實芯焊絲來進行焊接的。目前，這種工藝在長輸管道施工中的應用也極少，這類工藝現(xiàn)在主要應用在戰(zhàn)場和城市內的直徑小于76mm的管道的焊接。

第三種則是指GTAW+SMAW，又稱"氬電聯(lián)焊"，也就是以上提到的兩種工藝的結合。現(xiàn)在在長輸管道的場站和油田的集輸管線建設過程經常使用這種工藝，但是長輸管道自身建設上基本已不使用這種工藝了。該工藝已經避免了根焊的6點位內凹這個難題，操作難度也大大降低了，根焊對于施工當下的環(huán)境要求很高，所以焊接一次成功率還行。

1.2 三種手工下向焊接工藝

第一種工藝指的是纖維素下向焊條的電弧焊。這類工藝采用的一般也是是進口的焊條，除了美國林肯之外還有奧地利的伯樂等種類，而其型號主要有AWS A5.1 E6010、AWSA5.5 E8010 一P1 這幾種。纖維素焊條在焊接的過程中電弧的吹力較大、根焊的小間隙的下向焊接速度較快，這種工藝也同樣避免了上述的6點位的內凹現(xiàn)象，但是此類焊條的熔敷金屬具有較高的含氫量。但是，這種工藝對焊工的專業(yè)要求相對較低，而且還具有快速、較強抗風、利于野外作業(yè)、合格率高等優(yōu)點。目前，這種工藝在管徑偏小、管壁較薄、鋼級低、低溫沖擊的性能要求低的一類長輸管道焊接中被廣泛使用。

第二種則是下向低氫焊條電弧焊的工藝，這種工藝則是將纖維素焊條根焊、纖維素焊條熱焊、低氫焊條填充蓋面工藝三種工藝相結合的一種新工藝。低氫下向焊條同樣也采用像美國林肯和奧地利伯樂等進口焊條，主要型號包括 AWS A5.5E8018、E9018 這幾種。這種工藝相較于上一工藝的低溫沖擊的性能要好很多，但是該工藝的缺點是抗風能力不高、操作難度較大，因為一旦操作不慎，就會出現(xiàn)氣孔密集等缺點。

第三種是纖維素焊條根焊+自保護藥芯焊絲熱焊、填充、蓋面工藝(sMAw+FcAw)。這種工藝使用的都是專門的焊機與送絲機，自保護藥芯焊絲的熔敷金屬的含氫量低，一般都是5-8ml／100g的熔敷的金屬。焊絲也大多是進口的，通常使用的美國林肯和好伯特等種類，型號主要是指AWSA5.29 E71T8 一K6和E71T8 一NilJ 等。該工藝的特點是連續(xù)送絲、脫渣性較好、熔敷率較高、不需氣體保護、良好的抗風性能、操作性、合格率等優(yōu)點。目前，這種工藝使用的范圍是具有管徑比較大(一般大于400mm)、管壁偏薄、鋼級高(一般指I 大于X60)、低溫沖擊性能要求高等特點的長輸管道焊接，這種是我國使用最多的長輸管道焊接的工藝。該工藝首次運用是95年的突尼斯工程，后來在西氣東輸、庫鄯線、鄯烏線、蘭成渝、蘇丹工程、忠武線、西部管道等管道工程中都是采用的這種焊接工藝。

2 自動焊的工藝

自動焊的焊接工藝最大的突破是在坡口的設計上。生產商根據(jù)自動焊機自身的特點，在確保接頭性能和節(jié)省焊材這兩大原則的情況下對管材的坡口進行了最好的設計。

2.1 對口器上的內焊機封底與外部的自動焊機填充蓋面結合的工藝

內焊機上一般都裝有在管口周圍均勻分布的4-6個焊炬，在無間隙對口之后，每個焊炬可同時進行焊接，封底速度大大提升了，且具備內焊道成型較美觀的優(yōu)點。但是缺點是設備結構復雜、施工過程中施工設備故障較多，不僅需要配備充足的設備備件和高專業(yè)水平的維修技術人員，而且為了保證管道作業(yè)的連續(xù)性、避免因內焊出現(xiàn)故障而導致整個機組停止施工，往往需要內焊機有一個或兩個備用設備。備用焊機是最好的方案，但是焊機價格成本較高。外加內焊機造價高，但是適用的管徑范圍少，所以只有在沙漠或者戈壁等這些無人煙的地區(qū)才能發(fā)揮該工藝焊接速度快的特點，無疑此類技術很難被廣泛推廣使用。外部填充蓋面在國外采用比較多的是雙焊炬自動焊機，它特點是效率高。這種設備的第一次使用是在印度東氣西輸建設中。這種設備價格很高，我國在西氣東輸工程建設中使用了國產的單焊炬自動焊機來填充蓋面。

2.2 帶內襯墊對口器外部管道自動焊工藝

這種工藝的根焊、填充蓋面采用的是單焊炬或者是效率較高的雙焊炬自動焊機都可以，這種工藝的有點表現(xiàn)在以下方面：設備簡單、易于操作、較低故障、效率高，設備成本較低、適用的管徑范圍廣泛等優(yōu)點。在國外該工藝已在很多管道上得到應用，最為廣泛的是海洋管道上應用。國內在中海油建設中也廣泛了這種工藝。西氣東輸工程建設過程中沒有采用該工藝，導致國內的陸上管線無法應用，影響了國內自動焊接技術的應用和推廣。

結語

隨著長輸管道的需求量越來越大，假使我們還依靠目前的焊接裝備和技術，將很難適應市場競爭的要求。所以，現(xiàn)在出現(xiàn)在我們面前的最新難題就是用最短的時間將我們的管道自動焊接的技術水平提高到市場需求的水平。

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