我國長輸管道建設對焊接技術發展的需求

隋永莉

我國長輸管道建設對焊接技術發展的需求

隋永莉

【摘要】文章主要論述了我國長輸管道建設中應用的主要焊接技術以及未來發展趨勢，同時探討了長輸管道建設對焊接與切割裝備的需求。

1. 我國長輸管道建設中應用的主要焊接技術

我國鋼質管道環焊縫焊接技術經歷了幾次大的變革。20世紀70年代采用的低氫型焊條電弧焊上向焊工藝，該方法可適應的管口組對間隙大，采用斷弧操作法完成，焊層厚度大，焊接效率低，目前主要用于站場的小口徑工藝管道及一些返修焊縫的焊接。

80年代推廣焊條電弧焊下向焊工藝，采用纖維素型焊條和低氫型焊條下向焊。該方法可適應的管口組對間隙小，采用大電流、多層、快速焊的操作方法來完成，焊層厚度薄，焊接效率高。該方法靈活簡便、適應性強，同時由于焊條工藝性能的不斷改進，熔敷效率、力學性能仍能滿足當今管道建設的需要。

90年代應用自保護藥芯焊絲半自動下向焊工藝，該方法抗風能力極強，焊接時不需要保護氣

體，由送絲機構連續送絲，焊工采用手持半自動焊槍施焊。采用的焊接電流和焊接速度較焊條電弧焊均有較大增加，在提高熔敷效率的同時，減少了接頭數量，焊接合格率大大提高。這種焊接方法的設備投資不大，利用率高，投資回收期短，且在焊接質量、生產效率、降低焊材消耗、節約能源等方面具有明顯經濟效益，非常符合我國的低成本焊接自動化理念，在我國管道工程建設中的應用發展最為迅速。

從2001年開始，隨著管道建設用鋼管強度等級的提高，管徑和壁厚的增大，在管道焊接施工過程中逐漸開始應用熔化極氣體保護自動焊工藝。該方法的焊接接頭綜合性能優良，對施工組織管理要求高，焊接過程受人為因素影響小，焊接效率高，勞動強度小，對于大口徑、厚壁鋼管以及惡劣氣候條件下的管道建設具有很大的潛力。隨著自動焊應用平臺的逐步成熟，管道自動焊的焊接質量和經濟效益都將得到不斷提高，并逐漸成為管道建設的主要現場焊接方式。

2. 長輸管道建設應用焊接技術的未來發展趨勢

（1）管道自動焊技術將逐漸成為未來管道建設的主要焊接方式 隨著自動控制技術和電弧跟蹤技術的不斷完善，自動焊設備設計模塊化和配件標準化，以及自動焊應用平臺的成熟，自動焊操作將變得更容易，設備生產和維護保養將更加迅速和便捷，熟練的自動焊操作工隊伍將不斷擴大。這使得管道自動焊技術越來越適應石油天然氣長輸管道的現場焊接需求，其焊接質量和經濟效益都將得到不斷提高，并逐漸成為大口徑、高鋼級管道建設的主要現場焊接方式。

（2）半自動焊和手工焊仍將是管道建設的可選擇方法 在口徑較小、強度等級較低的管線鋼管現場焊接時，自保護藥芯焊絲半自動焊和低氫焊條電弧焊的工藝仍將是主要的焊接方法。另外，受地理位置、地形條件、氣候環境等外界因素的限制，不利于進行管道自動焊施工的管道，也將使用自保護藥芯焊絲半自動焊和低氫焊條電弧焊的工藝。但在應用自保護藥芯焊絲半自動焊工藝的管道段，需要對管線鋼管的冶金成分進行必要限定，以確保環焊接頭的力學性能滿足工程要求。

3. 我國長輸管道建設對焊接裝備的需求

（1）管道焊接技術的進步將繼續推動焊接設備的創新 為了能夠滿足手工、半自動焊等焊接工藝的管道焊接施工要求，焊接設備應具備不同使用環境條件下可靠性高、工藝適應性好、控制面板簡單易懂及調節方便等特點。

為滿足管道自動焊的焊接施工要求，焊接電源應具有與焊接材料、焊絲直徑、焊接參數等相適應的動特性和靜特性，減小飛濺，保證焊接過程穩定，減少焊接缺陷率。

（2）管道建設的發展需求將推動高強韌性能焊接材料的研發 隨著高強度等級鋼管X70、 X80等應用比例的增多，對于環焊接頭高強度、高韌性的需要越來越迫切。如何確保自保護藥芯焊絲的焊接接頭韌性穩定，是焊材研發人員面臨的課題，這甚至會影響到此類焊材在長輸油氣管道建設領域的應用前景。

此外，為保證管道環焊縫的質量穩定性和使用安全性，未來的管道建設將增加自動焊技術的應用比例。全位置工藝性能良好、高強度、高韌性的氣保護藥芯焊絲、金屬粉芯焊絲、實芯焊絲等焊材將會在管道建設領域逐漸得到更多的應用。

隨著國產化需求的增加，管道建設領域對高品質的焊接材料需求迫切，目前這類產品主要依賴國際市場，國內有質量保證、品牌影響的產品相對較少，加強高強度、高韌性焊材的國產化研發。

（3）管道建設發展提出了大口徑機械化管道切割機的需求隨著f1 016mm、f1 219mm及f1 422mm等大口徑、高鋼級管道建設比例的增多，對于較高切割精度、熱影響區域小的機械式管道切割設備具有一定的需求。

目前，我國已建設管道超過10萬km，這些管道的日常維護、在役搶修等工作中，需要大口徑、高精度、防夾刀的機械式管道冷切割設備。

20150213

作者簡介：隋永莉，中國石油天然氣管道科學研究院。