淺析鋼制天然氣管道焊接新工藝及注意事項

摘 要：天然氣具有易燃易爆特點，在天然氣管道高壓作用下，極容易發(fā)生中毒、爆炸、火災(zāi)等危險。為了保證天然氣管道的運行安全，必須要確保管道焊接具有較高的質(zhì)量水平，本文以工作實踐經(jīng)驗為基礎(chǔ)，分析并探討了鋼制天然氣管道焊接新工藝，并給出了焊接過程中的注意事項。

關(guān)鍵詞：天然氣管道 焊接新工藝 注意事項

中圖分類號：TU996 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0068-02

在我國經(jīng)濟高速發(fā)展的過程中，石油、天然氣等能源所發(fā)揮的作用不可替代。在我國經(jīng)濟更加注重可持續(xù)發(fā)展的今天，天然氣作為一種高效、環(huán)保的能源，必然會在未來發(fā)揮越來越大的作用。運輸是天然氣在被使用之前必須要解決的問題，目前，鋼制管道運輸是公認的安全、穩(wěn)定、高效的天然氣運輸方式。但是由于天然氣具有易燃易爆特點、管道運輸具有高壓特性，一旦管道出現(xiàn)問題，非常容易導(dǎo)致重大的事故。焊接工藝往往直接決定了天然氣管道的焊接質(zhì)量，本文主要分析了鋼制天然氣管道焊接新工藝，同時就焊接過程中的注意事項進行了探討。

1 鋼制天然氣管道焊接新工藝

1.1 壓焊工藝分析

閃光對焊是一種常見的壓焊工藝類型之一。所謂的閃光對焊主要是指在強交流電、低電壓的共同作用之下，促使二管端在極短時間內(nèi)迅速達到非常高的溫度，而后借助于外部頂鍛壓力，讓被高溫熔化的管道端部形成一個完整不可拆卸的連接焊頭，最終實現(xiàn)天然氣管道的焊接。根據(jù)焊接原理，閃光對焊分通常為兩個大過程，即加熱和變形。在焊接外形方面，閃光對焊具有非常顯著的外觀特征，即在焊接接口部位的內(nèi)表面和外表面存在著大量形狀不規(guī)則的飛邊。閃光對焊所需要的主設(shè)備和配套設(shè)備較多，主要包括閃光對接焊接、移動式電站、焊接縫清理設(shè)備、管道端部清理設(shè)備。閃光對焊具有良好的焊接質(zhì)量和操作簡便性，目前其相關(guān)設(shè)備也已經(jīng)系列化，主要分為移動式機組和固定式機組；前者主要用于現(xiàn)場焊接作業(yè)，后者主要用于基地焊接作業(yè)。

爆炸焊同樣屬于壓焊工藝類型之一。所謂的爆炸焊主要是指利用炸藥在爆炸過程中瞬間產(chǎn)生的極大的沖擊力讓工件高速碰撞、進而實現(xiàn)焊接目的的一種焊接方法。在采用爆炸焊時，被焊接的管道需要被加裝一個管套，在完成焊接之后還要對焊接部位進行熱處理，實現(xiàn)焊接部位的一體化。該種焊接方法已經(jīng)在加拿大的長6 km、直徑1050 mm的天然氣管道焊接工程當(dāng)中得到實現(xiàn)。因為爆炸焊所需要的焊接設(shè)備比較少，非常利于在現(xiàn)場作業(yè)。但是需要說明的是，因為目前尚無公認的關(guān)于爆炸焊頭中缺陷允許存在的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及其對應(yīng)的無損檢測方法；同時，爆炸焊還存在著焊接安全性低、焊接噪聲高、焊頭出現(xiàn)問題無法修復(fù)等問題，這些問題有待于通過進一步的研究予以解決。

HPW（Homopolar Pulsed Welding，單極脈沖焊）工藝也是一種壓焊工藝類型，從屬于閃光對焊技術(shù)類型。HPW工藝是一種電阻鑄造焊接技術(shù)，根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)顯示，HPW工藝所獲得的焊頭不僅強度非常高，而且熱影響區(qū)也較小；但是采用HPW工藝時，被焊接部位往往會生成一個厚度很小的脆性層，在一定程度上降低了焊頭的耐沖擊性能。HPW工藝是一種未來的焊接工藝，其相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)尤其是大直徑管道的適宜焊接工藝參數(shù)、缺陷檢測方式、缺陷形成機理、焊接缺陷特征等均有待于進一步研究；另外，適用于HPW工藝的相關(guān)焊接材料（例如鈦合金、不銹鋼、復(fù)合材料等）也需要深入的開發(fā)。

1.2 熔化焊工藝分析

熔化焊工藝在天然氣管道當(dāng)中得到非常廣大的應(yīng)用，具體的焊接方式主要包括藥皮焊條電弧焊工藝、手工鎢極氫弧焊工藝、熔化極氣體保護焊工藝和埋弧焊工藝等四種常見類型。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，熔化焊工藝的自動化程度也是越來越高。依照自動化程度的不同，將熔化焊工藝劃分為三個大類，即手工焊工藝、半自動化焊接工藝和全自動化焊接工藝。

手工焊工藝主要包括焊條電弧焊工藝與手工鎢極氫弧焊工藝這兩種常見類型，屬于傳統(tǒng)的常規(guī)焊接方法，其突出特點就是焊接效率較低、焊層厚度相對較大、以熄弧操作法完成焊接作業(yè)、管道端部間隙較大。

半自動化焊接工藝主要是指利用各種相關(guān)配套設(shè)備完成熔化焊作業(yè)的焊接方式。該種焊接方式的突出特點是，焊工依然控制著焊接速度，其相關(guān)的配套設(shè)備只是負責(zé)填充金屬的供給。根據(jù)工程實踐，目前常見的兩種半自動化焊接工藝類型主要包括實心焊絲CO2氣體保護電弧向下立焊工藝[1]、自保護藥芯焊絲進行向下立焊工藝[2]。

全自動化焊接工藝主要是指利用各種相關(guān)配套設(shè)備完全實現(xiàn)焊接作業(yè)的自動化，焊工在整個焊接作業(yè)過程中僅僅負責(zé)焊接引導(dǎo)工作，全部的焊接作業(yè)操作均由焊接設(shè)備完成。全自動化焊接工藝在最近幾年獲得了飛速的發(fā)展，這主要是因為天然氣管道的壁厚、直徑、強度等級等均出現(xiàn)了顯著的增大，尤其是天然氣管道的長度更是突飛猛進，迫切需要焊接質(zhì)量可靠而且焊接效率高的新型焊接方式。在工程實踐當(dāng)中應(yīng)用較多，同時被證明工藝成熟的全自動化焊接工藝主要包括2種，即藥芯焊絲自動焊[3]、實心焊絲氣體保護自動焊（GMAW）[4]。

在油氣輸運管道焊接施工過程中為全位置焊接，為此，要求穩(wěn)定、可靠的熔滴過渡是保證焊縫成形和焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。目前主要采用表面張力熔滴過渡的GMAW工藝可以較好地控制焊縫熔深，防止未熔合等缺陷的產(chǎn)生，已用于X80及X 120管線鋼的焊接施工中。

2 鋼制天然氣管道焊接過程中的注意事項

第一，焊接工藝的控制。在長輸天然氣管道質(zhì)保體系諸多控制點中，焊接工藝評定是最重要的控制環(huán)節(jié)。焊接工藝評定的內(nèi)容、數(shù)量要能覆蓋長輸天然氣管道線路、連頭和返修，以及不同壁厚及穿跨越管段的各種焊接條件。焊接工藝評定試驗項目應(yīng)包括：X線檢測、超聲檢測、抗拉強度試驗、導(dǎo)向彎曲試驗、低溫沖擊韌度試驗、焊接接頭宏觀組織檢驗、硬度測定、抗HIC性能試驗等，焊接工藝評定試驗結(jié)果記錄及評定報告要存檔。

第二，焊接人員的控制。焊工的焊接水平、工作態(tài)度以及焊接工作經(jīng)驗直接決定焊縫質(zhì)量的好壞，從事長輸管道焊接工作的焊工，必須經(jīng)規(guī)定的基本知識和操作技能考試合格后，取得質(zhì)量監(jiān)督部門頒發(fā)的焊工合格證，且在有效期內(nèi)才能進行相應(yīng)項目的焊接工作。并且每個工程開始前，焊工都必須進行現(xiàn)場考試，方可上崗。

3 結(jié)語

鋼制天然氣管道不僅路線長、覆蓋面廣，而且質(zhì)量要求更高，管道的安裝尤其是焊接質(zhì)量必須要得到充分的保障。根據(jù)眾多實踐經(jīng)驗，影響管道焊接質(zhì)量的因素較多，主要包括：焊接工作人員技能水平、管道材料質(zhì)量、焊接工作方式、焊接材料質(zhì)量等。如果想要確保焊接質(zhì)量，必須要做好科學(xué)預(yù)案，科學(xué)高效地管理可能對焊接質(zhì)量產(chǎn)生影響的各種因素。

參考文獻

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