長輸油氣管道焊接工藝及施工過程中應用分析

姜海峰

(大慶油田工程建設有限公司安裝公司， 黑龍江 大慶 163416)

長輸油氣管道焊接工藝及施工過程中應用分析

姜海峰

(大慶油田工程建設有限公司安裝公司， 黑龍江 大慶 163416)

長輸管道焊接工藝影響管道制造質量和長期運行安全,在管道施工過程中要根據具體情況選擇合理的焊接方法，以達到最佳焊接效果。文中分析了現場施工條件和管材對長輸管道焊接效果的影響，介紹了手工焊接、半自動焊接、自動焊接方法的原理和優缺點，對不同焊接方法在施工過程中應用情況進行了分析。

長輸管道；焊接工藝；選擇；應用

隨著技術的發展，大口徑、高壓力輸送成為大流量長輸管道主要的輸送方式，長輸管道質量對管道長期安全運行和使用壽命至關重要，不同焊接工藝在施工過程中的應用對長輸管道的質量影響較大。目前，在我國長輸管道建設施工過程中使用的焊接技術主要有手工下向焊接技術、半自動氣體保護焊技術、全自動氣體保護焊技術等，系統分析長輸油氣管道焊接過程中工藝選擇及應用情況具有重要意義。

1 影響長輸管道焊接效果的因素分析

(1)現場施工條件的影響 現場施工條件對長輸管道焊接的影響主要表現在：①地形、地貌影響長輸管道焊接質量。長輸管道施工條件一般在野外，施工地形、地貌多種多樣，不同施工條件對焊管焊縫位置產生影響，接口組對條件較差、焊縫間隙不易控制，強制組對會產生較大約束應力等都對焊接質量有直接影響，因此在施工過程中要根據具體條件選擇適宜的焊接方法；②流動作業影響焊接質量。長輸管道施工一般都是流動作業，作業點隨著施工進度情況改變，不同作業點施工條件差別大，焊接質量難以得到保障；③環境因素影響焊接質量。不同的天氣條件，不同的氣候，空氣溫度、濕度等都對焊接效果產生影響；④施工現場場地狹小，施工作業受限制，影響焊接質量；⑤施工現場條件差，先進的焊接設備不能適應現場條件，不利于先進焊接方法使用。

(2)長輸管道管材的影響 長輸管道使用的管材主要是碳鋼和低合金鋼，對碳鋼進行焊接時可選用的焊接方法較多，低合金鋼焊接受到焊接熱能量輸入的影響，焊接方法受到一定限制。通常對于X70及以下的管線鋼可以使用手工焊接、半自動焊接和全自動焊接等焊接技術，X70以上的管線鋼一般選用手工焊或者自動焊工藝，對于輸送高含硫、鹵離子的石油天然氣而采用雙相不銹鋼、INCONY 合金時，精確控制焊接時的熱輸入量對焊接質量至關重要。

2 長輸油氣管道焊接工藝及施工過程中應用

(1)手工焊接方法 手工焊接方法操作簡單、對焊接設備要求不高，適合于野外自然條件較差的情況，我國長輸管道焊接過程中，普遍使用的手工焊接方法有手工氬弧焊和手工焊條下向焊。

①手工鎢極氬弧焊。手工鎢極氬弧焊簡稱“TIG”焊，采用金屬鎢和鎢合金棒作為電極，焊接過程中焊絲和母材融化，電弧燃燒過程中電極不融化，電弧長度不變，燃燒穩定，采用惰性氣體氬氣作為保護氣，保護效果好，手工氬弧焊可以焊接黑色金屬、合金、不銹鋼等。在小口徑管或者管壁較薄的焊接中，TIG焊有一定的優勢。但手工氬弧焊對施工環境要求高，使用成本相對較高，并且在野外施工不方便。在施工中要根據具體情況，選擇全部使用手工氬弧焊，或者使用手工氬弧焊打底，結合其它焊接方法焊接。②手工焊條下向焊。現階段焊條電弧焊下向焊接技術發展比較成熟，主要焊接方法有方法主要有全纖維素型下向焊、混合型下向焊、復合型下向焊等三種類型。其中全纖維素型下向焊技術使用最為普遍，其焊接效果好，速度快。混合型下向焊對管材要求較高，使用于厚壁管材或者是低溫沖擊韌性較好的管材。復合型下向焊采用根焊層和熱焊層采用下向焊方法，填充、蓋面焊采用向上焊方法，這種焊接方法適用于管壁較厚的焊接，因具有熱輸入低、焊道薄的特點，焊接速度較慢，不宜作為單純的下向焊使用，通常進行打底焊效果較好。

(2)半自動焊接方法 半自動焊接技術應用較為普遍，常用的半自動下向焊技術有藥芯焊絲自保護半自動下向焊和活性氣體保護半自動下向焊技術，半自動焊接技術具有焊接質量高、操作方便、焊接速度快、成本低、對環境要求不高等特點。

①藥芯焊絲自保護半自動下向焊。藥芯焊絲自保護半自動焊原理是通過藥芯高溫分解放出的氣體作為保護氣的焊接方法，熔渣對熔池也有一定保護作用，適合在野外有風的場合作業。藥芯焊絲可以連續作業，從而使焊接接頭數目減少，使焊接效果得到提升，同時電弧穩定，成形效果好。②CO2活性氣體保護半自動下向焊。CO2氣體保護焊是國內常用的半自動下向焊技術。采用STT型CO2半自動焊機，熔滴過渡由液體表面張力完成，電流電壓波形可控，常用于全位置單面焊雙面成形的打底焊，該焊接方法具有焊接成本較低、焊接效率高的特點。

(3)自動焊接方法 隨著管材質量提高及工藝技術發展，對于管徑較大、管壁厚的長輸管道，普遍使用自動化焊接技術，目前常用的自動焊接技術主要有實芯焊絲氣體保護自動焊接技術、藥芯焊絲自動焊接技術、電阻閃光對焊技術。實芯焊絲氣體保護自動焊接技術原理上與融化極氣體焊接技術相同，自動化程度高，操作簡單，需要有防風措施。該焊接方法對設備要求高，且焊接設備價格昂貴、使用維護困難。閃光對焊是在低壓、強交流電作用下的一種壓力焊接方法。藥芯焊絲自動焊接技術原理與實芯焊絲氣體保護焊接技術類似，可分為藥芯焊絲氣保護焊接和藥芯焊絲自保護焊接兩種方法。藥芯焊絲自動焊接技術對管材要求不高，焊接速度快、質量好、經濟性好。

3 結束語

長輸管道焊接質量影響管道的長期安全運行和整體壽命，針對管道施工現場特殊條件及管材規格、材質對焊接質量的影響，在施工過程中要根據具體情況選擇合理的焊接方法，使焊接作業達到質量高、速度快、經濟性好的要求。

[1]劉成玉,許先果,趙建華,等.長輸管道焊接方法的選擇與應用[J].電焊接,2007，11(37):56-59

姜海峰(1983- )，大學本科，工程師。