長輸管道全自動焊接技術(shù)及施工研究

李超

◆摘? 要：隨著油氣管道建設(shè)發(fā)展，管道焊接施工技術(shù)發(fā)展迅速。CRC是美國國籍管道公司生產(chǎn)的管道自動焊接設(shè)備，為滿足天然氣管道工程對管道焊接質(zhì)量要求，對使用全自動焊接工藝進(jìn)行研究，選定焊接工藝參數(shù)下對鋼管焊接，管道全位置自動焊接技術(shù)工藝實(shí)驗(yàn)表明，自動焊接技術(shù)焊接質(zhì)量好，便于操作。本文總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出建議規(guī)范自動焊接施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在大口徑管道施工中采用復(fù)合型坡口。

◆關(guān)鍵詞：長輸管道;全自動焊接;施工技術(shù)

隨著西氣東輸?shù)裙艿拦こ涕_工建設(shè)，管道建設(shè)進(jìn)入高峰期。長輸管道建設(shè)需要提高焊接自動化程度。國外油氣管道建設(shè)廣泛采用自動化焊接技術(shù)，有利于減少單位作業(yè)面設(shè)備組成數(shù)量。CRC管道自動焊技術(shù)具有焊接質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。本文采用CRC內(nèi)焊機(jī)系統(tǒng)填充蓋面工藝方法進(jìn)行施工，研究為現(xiàn)場施工提供技術(shù)保證。

1長輸管道焊接技術(shù)發(fā)展

管道運(yùn)輸發(fā)展與石油工業(yè)發(fā)展密切相關(guān)，現(xiàn)代天然氣工業(yè)發(fā)展使管道運(yùn)輸陳偉第五大運(yùn)輸體系，用管道將石油輸送到用戶，成為最安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)輸方式。天然氣是增速最快的能源，探明石油儲能滿足世界需求至2040年，中東北美占有世界石油資源量的75%，新發(fā)現(xiàn)油氣田大多在氣候條件惡劣的地帶。由于油氣田分布集中，石油天然氣運(yùn)輸呈現(xiàn)國際運(yùn)輸趨勢。中國長輸管道逐步縮短與發(fā)達(dá)國家技術(shù)水平差距。

目前中國石油進(jìn)行西氣東輸二線管道工程建設(shè)，采用高強(qiáng)度級別的管線鋼管，設(shè)計(jì)壓力12MPa，壁厚范圍15.3-33mm。人們在偏遠(yuǎn)地區(qū)尋找新油田，使長距離油氣輸送管線得到廣泛應(yīng)用。配套的管道建設(shè)大多建設(shè)在人煙稀少的地區(qū)。面臨后勤保障困難等難題。如阿拉斯加地區(qū)等地施工建設(shè)油氣管道花費(fèi)大量人力物力克服惡劣自然條件，如何提高施工質(zhì)量成為管道施工建設(shè)首要技術(shù)難點(diǎn)。天然氣管道向大口徑方向發(fā)展，施工中普遍采用自動焊技術(shù)。由于油氣管線飛速建設(shè)需要，管道焊接設(shè)備等得到很大發(fā)展，管道焊接工藝選擇是綜合考慮經(jīng)濟(jì)性與質(zhì)量要求、施工預(yù)定進(jìn)度一致性、焊接工藝經(jīng)濟(jì)效益等，選擇合理的焊接工藝，需考慮業(yè)主提出焊接施工技術(shù)要求，國內(nèi)外管線安裝焊接施工經(jīng)驗(yàn)，管線設(shè)計(jì)輸送壓力等因素。

2管道全自動焊接技術(shù)裝置

全自動焊接裝置由行車軌道等部分組成，自動焊接工藝配備自動控制系統(tǒng)，焊接工培訓(xùn)成本降低。大口徑管道焊接質(zhì)量高，配備設(shè)備包括管道全自動焊接D5-1型綜合焊接車，焊接防風(fēng)棚等。

60年代國外開始在管道工程中應(yīng)用自動焊技術(shù)，具有質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。目前國際研究管道焊接裝置公司很多，大直徑管道自動焊接設(shè)備以美國CRC-EVSANS為代表，美國CRC公司研究深入大管徑管道焊接。管道焊接技術(shù)水平較高，國內(nèi)自動焊技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用于西氣東輸管道工程。

3長輸管道自動焊接施工技術(shù)

為適應(yīng)長距離鋼輸油氣管道建設(shè)質(zhì)量要求，推廣應(yīng)用管道自動焊接技術(shù)。長輸管道應(yīng)用焊接工藝包括手工下向焊工藝，引進(jìn)法國SATURNAX05焊炬全自動焊接設(shè)備，在管道工程項(xiàng)目試驗(yàn)2.2km。

試驗(yàn)管道全長2.2km，設(shè)計(jì)工作壓力10MPa。管道自動焊施工工藝包括管口清理組對等，使用內(nèi)對口器組對管口，確保坡口處呈現(xiàn)金屬光澤。測量管口處鈍邊厚度、垂直度等參數(shù)。打磨管口附近100mm內(nèi)螺旋焊縫。采用專業(yè)工具安裝焊機(jī)軌道，便于自動焊接小車行走。軌道安裝專用工具錘面硬度應(yīng)低于焊接軌道，調(diào)整焊機(jī)焊槍角度，啟動焊機(jī)進(jìn)行自動焊接，及時糾正斷弧等問題。

采用X射線對試驗(yàn)段焊口進(jìn)行拍片。自動焊接工藝效率隨著管徑增加提高，采用人工電弧焊，自動焊工藝僅用時35min。項(xiàng)目西氣東輸φ1016×19mm管道，自動焊工藝焊接效率提高7倍，工藝效率隨著壁厚增加提高。焊接后對焊縫外觀檢查，采用自動焊系統(tǒng)焊接焊縫無分解裂紋等缺陷，符合API外觀檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。對接頭焊縫進(jìn)行無損探傷檢驗(yàn)，按API 1104-2005標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，刻槽錘斷試樣4個，沖擊試樣4組，硬度試樣1個。刻槽錘斷試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)明顯焊接缺陷。

4長距離管道全自動焊接施工建議

全自動焊接技術(shù)具有工作效率高等優(yōu)點(diǎn)。自動焊接技術(shù)焊接效率提高30%。綜合焊接質(zhì)量高。全自動焊接技術(shù)機(jī)械自動完成，焊接中煙塵少，改善施工環(huán)境。全自動焊接技術(shù)操作人員培訓(xùn)簡單，不需長時間練習(xí)。

經(jīng)過全自動焊工藝的應(yīng)用實(shí)踐，建議規(guī)范自動焊施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，針對高強(qiáng)度X70鋼做好保溫。全自動焊接設(shè)備適用于大壁厚管道;復(fù)合型坡口對提升大口徑管道焊接質(zhì)量具有良好作用。施工需配套無損檢測設(shè)備，保證焊接質(zhì)量。

5結(jié)語

大口徑管道自動焊接技術(shù)焊接速度快，具有勞動強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。管道施工推廣應(yīng)用自動焊接技術(shù)是現(xiàn)代化焊接施工的要求。成為長距離輸氣管道需掌握的先進(jìn)焊接方法，加強(qiáng)對自動焊接技術(shù)的研究具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]蘇漢臣，范進(jìn)章.管道全位置自動焊接技術(shù)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2020，40（19）：187-189.

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