天然氣管道焊接工藝

摘 要：天然氣管道的材質一般為合金鋼，承壓值較提高。作為管道安裝的主要環節，焊接質量直接關系到天然氣管道的安全運行。當前，如何確保大直徑、厚壁鋼管的焊接質量與施工進度成尤為重要。文章首先探討了天然氣管道焊接的施工工藝，進而介紹天然氣管道焊接的檢驗方法。

關鍵詞：天然氣管道；焊接；施工工藝；檢查工藝

1 天然氣管道焊接的施工工藝

1.1 常用工藝

一是氬弧焊打底+低氫型焊條焊填充蓋面。目前這種工藝非常成熟，焊接方向由下而上，在管道安裝行業中的應用相當普遍。氬弧焊幾乎適用于任何金屬材料，背面成型較好，并且對組對要求不高，手工電弧焊全位置焊接現在已經成熟。但是，這種傳統工藝的工效不高，不能適應大規模流水作業的需要；而且氬弧焊打底時，仰焊部位容易產生內凹，尤其在大直徑、厚壁管道焊接時，這種缺點更加明顯，有時這種缺陷甚至是致命的。二是CO2STT半自動焊接。適合于焊接合金含量較低的管道，對坡口及組對要求不高，焊絲為熔化極，與傳統CO2氣體保護焊相比，飛濺小，效率高，操作者容易掌握。三是STT半自動打底+自保護藥芯焊絲半自動焊填充蓋面打底焊接材料為實芯焊絲，直徑0.9～1.6rain。保護氣體可為純或混合氣，根據管材級別的高低，合理調節氣體比例，Cr元素等對CO2比較敏感，故高合金管道焊接時量要高些，適合于厚壁大口徑管道的焊接，效率較高，坡口組對要求不高，一般可開45度的小角度坡口，減小了焊接量，提高了工作效率。

1.2 天然氣管道焊接施工要領

一是管道的接頭形狀及開槽情況在設計階段即應加以充分的檢討，在各種狀況均列入考慮后才決定。研磨開槽面的砂輪片不可與研磨過其他金屬的砂輪片混合使用，必須使用天然氣管道專用的顆粒度。二是組合假焊工作的精度常直接影響焊道品質及變形因素。假焊前必須要注意確實清除氧化膜；避免使用油壓系統的千斤頂，以防止漏油時污染碳鋼材料；對接焊縫最好不得超4m/m的間隙；大構件或長板材的組合宜由中央向兩側組合假焊。三是適當的除濕可預防起弧氣孔，防止熔滲不良及龜裂，并減少變形量，而除濕的溫度約50℃為宜。四是選擇焊接條件，電焊作業人員常忽略該步驟，實際上施工前檢查焊接情況（板厚、開槽形狀、電焊母機操控等），進行焊前試焊選擇焊接條件是有必要的。四是對接焊可使用自動設備焊機，先進行不銹鋼或銅背襯予以固定，縫隙在2～2.5m/m之間進行全滲透一道焊接。先除去碳鋼材料的氧化膜，點焊再反面用不銹鋼絲進行刷渣，進而進行自動焊接，電流應保持在140A～180A之間，電壓23V～25V，焊接速度70～80CPM，遮護氣體（純氬氣）氣流率30CFH，清潔表面作滲透焊接，反面磨除點焊，實施背鏟再焊。

2 天然氣管道焊接的檢驗方法

天然氣管道焊件的檢測，一般以是否會對被檢測物造成使用性能上的破壞而分為非破壞性檢驗與破壞性測試兩種，目前工業界較常用的是非破壞檢驗方法。

2.1 液體滲透劑檢驗法

液體滲透劑試驗法（PT），是一種使用有顏色的液體染料，或者使用熒光劑液體，來檢驗表面缺陷的方法。其主要步驟為：洗凈、滲透、擦凈、顯像、觀察、清除殘留物。它的特點是可以檢驗表面的缺陷，但內部缺陷則無法檢驗。

2.2 磁粉檢驗法

磁粉試驗法，是一種偵測具有鐵磁性材料內不連續瑕疵的方法。這種檢驗方法可以偵測出由肉眼無法分辨出的細微表面瑕疵，甚至借助特殊的設備，在表面下的瑕疵也可偵測出來。其優點是能找出試件表面或表面下裂縫，操作簡單、迅速，可作現場檢測，與其他非破壞性檢驗比較，其所須儀器及人力、成本及單件檢測費用均相當低廉。缺點為表面下瑕疵能否被偵測到受到諸如深度、方向，和指向等幾種因素的影響及點狀夾渣不易偵測到。

2.3 超音波檢驗

一般人耳可聽到的音波頻率范圍大約在16Hz和20kHz之間，而超過這種人耳可聽范圍的頻率的聲波即稱之為超音波。超音波檢驗是利用高頻率的聲波滲入焊道內部，其原理與探測海中的潛水艇的原理類似，一般檢驗所用振動數在0.5～15MHz。由于波長短，故易通過固體結晶內部，如遇密度較低物質，則不易通過而易反射，故可依這一原理以檢測內部缺陷或裂縫。超音波檢測方法欲有效達成其測試目的，需要對其原理及操作技巧相當熟練后，才能有效判知其缺陷所在，因而其困難度無疑地較高，然而這種方法由于不需破壞材料，而可以判知缺陷是否存在及其位置、大小、形狀，而可使焊接后材料的品質確保無疑，隨著科技的進步，及人們對于成品要求其品質愈形嚴格的趨勢，可以預見的是這種檢測方法在未來將備受重視，而其檢測的技術將隨著科技的進步而更加簡單。

2.4 放射線檢驗法

放射線檢驗法為焊接內部缺陷的檢測中，使用最廣的方法，檢測的結果也最為確實。將X射線對焊接處照射并通過以復印在底片及螢光板上，再根據其缺陷形狀、大小與集中的程度分別等級，以判定焊接部的品質。正常軟片的曝光使焊道內部的缺陷，根據其種類與深淺呈現在軟片中而變淡白色，焊道兩邊的飛濺物，則在軟片中呈現白色斑點。曝光后的軟片需集中于暗房內作適當的沖洗和干燥處理后，再將此軟片取出置于判斷燈閱判，但對于缺陷依經驗可知其種類，可是其深淺尚無法從這一張正投影的攝影顯示，必須于兩個方向或角度再拍攝，才可憑此判斷正確的深淺度。

3 結束語

總體而言，影響天然氣管道焊接品質的因素很多，積極的品質保證，除了焊后的檢驗外，更要注意焊前的各項工作。從設計開始、材料、焊接方法的選定，焊接接頭的設計，材料及焊材的儲存、保管，焊接施工的設備，環境的管理及焊接過程的各種技巧，都應注意。焊接檢驗的執行面，包括一切焊接相關的人、事、時、地、物都在內。從焊接前、中、后以至于使用中、使用后等都是它的執行時機。而執行者包括所有對焊件的負責人員，如焊接人員、監工、品保檢驗人員等等。有權利判定焊接過程及施工是否合格的檢驗人員，本身都應該先有符合認證的的資格。

參考文獻

[1]阮鑫，葛愛菊，王春蘭，等.天然氣長輸管道焊接裂紋及防范對策[J].化工設備與管道，2006（03）.

[2]隋永莉，薛振奎，趙海鴻.石油天然氣金屬管道焊接工藝評定標準對比分析[J].壓力容器，2006（06）.

[3]鄭照東，佟雷，張彌.酸性天然氣輸送管道的焊接問題[J].油氣儲運，2007（03）.

[4]王敏敏.高壓、超高壓天然氣管道焊接技術發展趨勢[J].上海煤氣，2005（05）.

[5]孫景榮，馬海峰，董文富.天然氣-長輸管道立向下焊焊接技術的應用[J].機械工人（熱加工），2003（11）.