長輸管道的焊接技術及發(fā)展

岳井亮 梁杰

摘要：長輸管道焊接是管道施工中非常關鍵的一環(huán)。為充分確保其焊接質(zhì)量，必須認真探討其中的主要問題并分析其具體根源，然后制定具體的對策。本文對長輸管道的焊接技術及發(fā)展進行了探討。

關鍵詞：長輸管道；焊接；技術；發(fā)展

隨著我國社會主義市場經(jīng)濟的進步和發(fā)展， 能源的需求量不斷增加。為了緩解我國當前所面臨的能源危機，利用長輸管道運送油氣資源的方式得到了普遍的應用。為了保證管道焊接的質(zhì)量，必須要對焊接技術進行具體的分析。

一、長輸管道的焊接技術的特點

1、施工時的流動性

長輸管道的建設隨著施工進度施工點會不斷的發(fā)生變化，因此施工的流動性對焊接質(zhì)量也有很大的影響，由于在長輸管道的建設時不是流水線似的生產(chǎn)，在施工的質(zhì)量管理方面，難度要大的多，對現(xiàn)場作業(yè)的管理好壞也決定著管道質(zhì)量的高低。

2、地形地貌對焊接技術的選擇

長輸管道在建設的過程中，要穿越較大的區(qū)域，因此在建設的時候?qū)Φ匦蔚孛膊荒茏鲆怀刹蛔兊囊蟆Ｖ荒茈S地形地貌的變換來選擇合適的焊接方法。比如在穿越山區(qū)時自動焊技術就不能發(fā)揮其優(yōu)勢，這時選擇手工下向焊技術或半自動焊向下焊技術也許會獲得更高的生產(chǎn)效率，管道的焊接質(zhì)量也可以得到保證；如果在地勢平坦的地區(qū)，則需要使用全自動焊技術，這樣可以大大的提高工作效率和工程進度。不同地形地貌對焊接技術的要求不同，所以要用不同的焊接技術配合施工來保證工程的質(zhì)量和進度。

3、 自然環(huán)境、人文、社會環(huán)境對焊接質(zhì)量的影響

自然界中的溫度、適度、以及日照、風雨都能影響焊接的質(zhì)量，因此，在施工的過程中，對這些影響因素也要全面考慮。除了上述因素外，施工點的人文、社會環(huán)境也是影響工程質(zhì)量的一部分，長輸管道在建設過程中經(jīng)常由于當?shù)鼐用竦挠绊懚袛嗍┕ぃ斐涩F(xiàn)場留頭較多，連頭的數(shù)量自然就增加，不僅影響了管道的質(zhì)量，還會額外的抬高施工的成本。

二、油田長輸管道焊接特點的分析

長輸管道焊接質(zhì)量想要得到一定的保證，首先就需要確保使用的鋼材相對高級，而在焊接的過程中需要運用相關的技術、資料以及豐富的經(jīng)驗進行判定，并根據(jù)管道質(zhì)量對焊接工藝進行選擇。舉例來說，根焊焊接的速度對整個工程施工的速度有著直接的影響，而在實地操作的過程中有著相對較高的難度和相對較大的工作量。另外，不同地區(qū)的環(huán)境特點與地質(zhì)結構也有著一定的差異，為了對當?shù)氐沫h(huán)境地貌與氣孔特征進行適應，管道焊接的施工工藝就需要多樣化。舉例來說，在低溫環(huán)境下實施焊接技術的時候，需要對焊縫冷卻速度作充分的重視。這主要是因為在低溫環(huán)境進行焊接的時候，會引起焊縫冷卻速度與硬度的增加，而這在一定程度上也會加大冷裂紋的敏感性，因而需要進行低溫下作業(yè)避免以上可能出現(xiàn)的情況。

三、長輸管道的焊接技術

1、焊條電弧焊下向焊工藝

焊條電弧向下工藝也經(jīng)歷了三個階段（ 全纖維素型、 混合型、 復合型）。全纖維型因為其焊水濃度較低使其焊接速度較快，生產(chǎn)效率高，且大大減少了焊接材料的消耗。全纖維素焊接主要運用于區(qū)域性的長輸管道建設工程及一些水網(wǎng)地帶， 如我國蘇丹管道工程，卡塔爾管道修建，全纖維素焊接技術功不可沒。混合型下向焊接技術在1996 年陜京輸氣管道中首次使用，陜京輸氣管道修建過程中，沿途條件惡劣，地理條件復雜，一般的全纖維素下向焊接技術難以達到工程質(zhì)量要求，施工方大膽采用混合型下向焊接技術，以纖維素型下向焊打底焊，以填充焊、蓋面焊作為補充。混合型下向焊接技術是對焊接工藝的創(chuàng)新發(fā)展，這在很大程度上大大提高了生產(chǎn)效率，縮短了焊接時間，保障了長輸管道的穩(wěn)定性與安全性。

2、半自動下向焊工藝

半自動下向焊技術改變了斷續(xù)焊接的模式，將焊接轉變?yōu)榭蛇B續(xù)的生產(chǎn)方式，這在很大程度上，不僅節(jié)約了人力物力的投入，且連續(xù)作業(yè)能夠在很大程度上保障工程的質(zhì)量。與纖維素型焊接技術相比，半自動焊接輸入熱量更高，可降低焊接縫的冷卻速度，方便焊接成型，防止冷裂紋。正是由于焊接技術的不斷發(fā)展，管道輸送壓力得到不斷提高，輸油輸氣管道的深度和速度不斷增加。

3、自動焊

隨著油氣管道建設用管道等級的提高和管徑、壁厚的不斷增大，自動焊在長輸油氣管道焊接施工中不斷被推廣應用。自動焊接是焊接操作工借助設備進行焊接，設備負責全過程焊接。該焊接方法可實現(xiàn)全位置多機頭同時工作，可從管道內(nèi)部和外部實現(xiàn)根焊。該焊接工藝操作簡單、焊接質(zhì)量高、焊接速度快、焊縫成型美觀，多用于大口徑、大壁厚管道焊接，但自動焊對接頭坡口加工的精度、管口組對及焊接環(huán)境要求較高。其適用于地形平坦地段的管道焊接施工，尤其是在自然環(huán)境條件比較惡劣的地區(qū)，如戈壁、沙漠、無人區(qū)等，自動焊技術具有不可替代的應用空間和優(yōu)勢。自動焊技術主要包括實芯焊絲氣體保護焊（CO2 或CO2+Ar 等）和藥芯焊絲自動焊兩種。

（1）實芯焊絲氣體保護自動焊

實芯焊絲氣體保護自動焊是熔化極氣體保護焊（GMAW）的一種，其原理是利用可熔實芯焊絲與被焊金屬間形成的電弧熔化焊絲與母材形成焊縫。此種焊接工藝對焊工的要求較低，廣泛應用于大口徑、大壁厚的管道焊接領域，但是在野外作業(yè)時，應該配備相應的防風設施，并且全位置焊接對焊接裝備及控制系統(tǒng)要求較高。

（2）自保護藥芯焊絲自動焊（FCAW-G）

自保護藥芯焊絲自動焊具有自動化程度高、焊材利用率高、焊接熔敷量大、焊接質(zhì)量好、焊渣薄、脫渣容易等優(yōu)點，減少了層間清渣時間，其熔化速度比纖維素手工下向焊提高15%～20%，一般用于大管徑、厚壁管的填充和蓋面。

四、長輸管道建設應用焊接技術的未來發(fā)展趨勢

1、高效焊接

目前，自保護藥芯焊絲半自動焊工藝在管道焊接方面得到了廣泛應用，占據(jù)國內(nèi)長輸管道主體焊接方法及工藝；實芯焊絲或金屬粉芯焊絲氣體保護全自動焊焊接工藝在提高工效和焊接質(zhì)量方面有著獨特的優(yōu)越性，在西氣東輸?shù)却笮凸艿拦こ痰钠皆伟l(fā)揮了示范作用；多焊矩內(nèi)焊+雙絲外焊管道全自動焊工藝更是錦上添花。應該根據(jù)管道的具體情況（鋼級、規(guī)格、地形、輸送介質(zhì)等），擇優(yōu)推廣管道自動焊技術。據(jù)悉，管道單熔池雙絲焊接設備及技術、大口徑管道激光-電弧復合焊焊接設備及技術，國外已經(jīng)在實驗室試驗成功。國內(nèi)的管道科學技術研究院近年來也一直進行相應設備及技術的研究并完成了焊接工藝評定，處在和

國外同步研發(fā)的水平。在長輸管道焊接全自動焊應用程度上，國外已經(jīng)達到85%以上，而國內(nèi)目前還不足5%，將有很大的發(fā)展空間。

2、數(shù)字化焊接

數(shù)字化焊接技術涉及到焊接設備、焊接工藝知識、傳感與檢測、信息處理、過程建模、過程控制器、機器人機構，以及采用智能化途徑進行復雜系統(tǒng)集成的實施等諸多方面。由于焊接過程的多變性和復雜性，利用數(shù)字化技術，使焊接設備從簡單的機電產(chǎn)品變成一種精密加工儀器，研制數(shù)字化焊機將是焊接設備發(fā)展方向。當然，與“硬件”配套的“軟件”，如管道焊接數(shù)據(jù)庫、管道焊接專家系統(tǒng)及管理系統(tǒng)，應得到同步研發(fā)。

綜上所述，目前長翰管道焊接方法相當廣闊， 國內(nèi)除了西氣東輸?shù)拇蠊こ蹋?像中俄輸油管道、西部成品油管道、西南成品油管道都在運行和發(fā)展， 這些大工程對于管道焊接技術要求提出更高的要求， 我們有理由對于長輸管道的焊接方法的美好前景進行自豪的展望， 也相信新的更好的焊接技術會應運而生，給管道施工提供強有力的技術支持， 更好的加快長輸管道焊接生產(chǎn)朝著高效率、高質(zhì)量、高速度、低成本的方向發(fā)展。

參考文獻：

[1] 馬俊，孫瞳. 壓力管道焊接缺陷在線檢測[J]. 化工管理. 2015（19）

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