關于油氣管道焊接技術的分析與研究

陶興華

通過對油氣管道焊接施工焊接技術進行分析對比，可以為更好地選擇焊接技術作出更加科學合理的選擇，從而能夠更好地提高效率。遼河石油勘探局油建二公司作為中國石油石化行業建設系統的多年品牌企業，具有較高生產資質，先后在西氣東輸、氣化遼寧系列管道施工等多項施工項目中取得優異成績，受到甲方的廣泛好評，技術方面更是具有重要的品牌影響。

焊接；技術；施工；分析；研究

1.管道焊接技術的要點

根據不同管道環境選擇焊接設備。管道建設屬于典型的野外施工作業，其作業點沿著管道的走向不斷遷移，焊接工作的難度可想而知，而采用流水作業或單兵作業的方式，更為這種模式的推進帶來了困難。因此，焊接設備也需要隨著作業地點的改變而來斷移動，這就對焊接設備的質量、體積、抗震等方面有所要求。

所要焊接的鋼管是水平固定的，管道焊接施工都是全位置的焊接操作。這對焊接設備、焊接材料和焊工操作水平都提出了較高的要求，需要焊接人員以更高的水平和更精細的焊接耐心。為提高建設速度，需要盡量縮短管口組對和根部焊接的時間。即在前一道焊口完成根部焊接進行熱焊的同時，進行下一道焊口的管口組對，這樣做可以提高效率，但是管子不能穩定地固定，會產生一定的附加應力。在不同地形地貌、不同氣候條件，不同管徑、不同壁厚和不同旗工技術能力等條件下，對管道施工要采取的焊接工藝選擇是不一樣的?，F場應用的焊接設備應能夠適應上述一種或多種焊接工藝。

根據焊接施工特點確定相應工藝。打底焊工藝：使用纖維素焊條手工焊纖維素下向焊焊條的藥皮中含有質量分數為30％~ 50％的有機物、纖維素，具有極強的造氣功能，焊接時在電弧熱的作用下可以分解出大量的CO和CO2氣體，在保護電弧和熔池金屬的同時，顯著增加了電弧吹力，保證了熔滴在全位置焊接時向熔池的穩定過渡，還可阻止鐵水和液態熔渣的下淌，同時還有較大的熔透能力和優異的填充間隙性能，對管子的對口間隙要求不很嚴格，焊縫背面成形好，氣孔敏感性小，容易獲得高質量的焊縫，因此特別適合打底焊。

填充、蓋面焊工藝：使用鐵粉低氫型焊條手工焊使用鐵粉低氫型向下焊條進行填充、蓋面焊無論在國內和國外都有許多成功的范例，其靈活簡便、適應性強的優點在我國勞動力資源相對豐富的條件下，更得到了充分的發揮。特別是近年來焊條工藝性能的改進，其熔敷效率、力學性能指標等均能滿足當今管道建設的需要，在焊接自動化率要求不高的場合是十分適用的。

2.焊接高壓緩沖器的技術

高壓緩沖器具有較高的焊接難度，它一般由兩個沖壓半球和數根絲頭接管組裝焊接而成，直徑600mm，壁厚42mm，設計溫度150℃，工作介質為H2、N2，是Ⅲ類壓力容器，焊接質量要求嚴格，其中A、B類接頭100%RT檢驗，按照我國行業標準JB4730- 94《壓力容器無損檢測》執行，Ⅱ級合格，C、D類焊接接頭進行MT或PT檢測Ⅰ級合格，容器按GB150-1998《鋼制壓力容器》制造檢驗與驗收。

高壓緩沖器具的焊接特性。制訂焊接工藝前，對16MnR的焊接特性和緩沖器的焊接特點進行詳細的理論分析和研究。根據IIW推薦的碳當量計算法，16MnR的CE值較?。?.29%），其材質的可焊性較好。但是，由于16MnR含有少量合金元素，其淬硬傾向較低碳鋼要大。在焊接16MnR時，一般情況下，不會產生裂紋。但是，在低溫環境、或在大剛性和鋼板厚度較大（>25mm）時焊接，因冷卻速度過快而出現馬氏體組織，增大了冷裂傾向，產生熱裂紋。當HAZ達到1100℃時，粗晶區將因晶粒長大或出現魏氏體組織而產生脆化，因此，焊接工藝參數要適中。

緩沖器的焊接特點。緩沖器的結構為球體，直徑小（D= 600mm）、壁厚大（=42mm），焊縫形式為對接和對接＋角接，坡口深而窄，焊接工作量大，如果整體組裝后焊接，焊接過程中，容易產生夾渣（或未熔合）、氣孔和裂紋等缺陷，一旦造成焊縫返修，經濟損失嚴重。對擬定的焊接工藝，經模擬焊接和工藝評定合格后，根據容器組裝后的實際情況，稍加修改并應用于焊接生產中。

3.管道焊接的技術要求和規范

接管的焊接。焊前要對坡口進行預熱，當溫度達到（100~150）℃時，才能開始焊接。GTAW打底時，電弧應對準接管一側稍加穩弧，適當添加焊絲，防止產生裂紋。

環縫的焊接。接管焊接完畢，并檢驗合格后，在兩個半球上，按與環縫截面相垂直的軸線上分別焊接一根2吋的管子，架空一定高度，使整條環縫都能處于轉動焊位置，再按焊序進行焊接。因GTAW焊層薄，為防止燒穿，用3.2mm焊條焊第2層，電流不要太大，層間溫度不能低于預熱溫度。第3、4層焊道寬度適中，在坡口兩側稍做穩弧，注意焊條角度，選擇合適的焊接參數。第5~10層，采用一層兩道的排焊方法。

焊接合龍的要求。攏不能使用管端坡口整形機來加工坡口，還要對鋼管進行切斷并在切斷鋼管的同時加工出坡口。大直徑鋼管火焰自動切割機保留了火焰切割使用方便的特點，舍棄了磁性行走輪而用帶形軌道，同時該機還具有自動補償管徑誤差和橢圓誤差的特點，已在西氣東輸工程中被使用，取得了良好的效果，具有實用推廣價值。

4.管道建設對焊接設備的要求

油氣管道建設大多地處偏遠地區，社會依托條件較差。要求焊接設備具備下列特點：

工藝適應性要好。針對油氣管道建設常用的幾種焊接工藝，焊接設備應具有良好的工藝適應性。對于纖維素型焊條焊接，還應保證小電流全位置焊接操作時飛濺小、引弧容易，有足夠大的電弧推力利于單面焊雙面成型。對于自保護藥芯焊絲半自動焊，應保證送絲平穩，飛濺小。對于CO2或富氬氣保護自動焊，焊接電源應具有熱起弧和電流衰減功能，應能保證每臺焊接電源的外特性曲線一致，整套設備操作方便，焊接規范易于修改。

環境適應能力要強，可靠性高。近年來，我國開始了以西氣東輸為主體的大規模的管道工程建設施工，從茫茫戈壁和荒漠，將天然氣運送到中東部地區。施工過程中，冬季嚴寒，夏季炎熱，風沙大，晝夜溫差大；西北部地區多為高原和丘陵，氣溫、氣壓總體偏低、空氣密度小；中部地區主要為山脈、黃土和山間平原，山勢陡峭，河谷彎曲，地形起伏大；東、南部地區則是高溫、多雨、湖濕的氣候條件。因此，焊接設備應具備良好的在不同惡劣環境條件下的適應性，抗嚴寒，耐高溫，抗顛簸，防湖、耐風沙，耐高原缺氧等。野外施工時，每天的焊接時間長達10~12小時，焊接設備一旦發生故障，將極大地影響施工進度和施工成本，特別是流水作業方式的施工，會發生大面積的窩工現象。因此，管道現場焊接施工更愿意選擇功能簡單，可靠性高的專機類設備組合成為一套的施工設備的機具。

控制面板簡單易懂，調節方便。管道焊接施工既有平原大機組流水作業，也有山區小機組流水作業，還有溝下或水網地帶單兵作業。在這些不同的作業方式中，有的焊工需要完成一道焊口從根焊到蓋面的全部焊接操作，有的則需要完成其中某幾層的焊接操作，還有的只需要完成其中一層的焊接操作。由于施工作業面寬，焊接點分散，技術人員不可能對每一臺焊接設備進行調節，為此，焊接設備的控制面板應操作簡單、易于讓人理解，方便調節，同時在緊急情況下要有能夠迅速關閉的功能。

5.保障施工安全的主要措施

從事油建施工焊接工作，必須牢固樹立“安全第一”的思想意識。必須從我做起，從現在做起，端正自己的思想作風，無論從事哪個崗位，實施哪項工藝，都必須把安全工作放在首位，切實樹立“責任重于泰山”的責任意識，時刻緊繃安全之弦，從嚴要求。從我做起，熟練掌握安全專業知識，預知危險，分析和控制危險。要不斷提高安全施工極端重要性的認識。搞好安全生產工作是科學發展觀的直接體現，是從事施工一線人員的基本知識和必要遵守的前提，嚴格按照規定和規程辦事確保各項安全措施到位，做到萬無一失。要強化檢查督促。各級領導和安全生產監督人員一定要恪盡職守，勤奮工作，要改進工作方式，及時深入生產一線檢查督促，警鐘長鳴，防范于未然，使安全與質量同時抓、同投入、同檢查，這樣才能使施工質量和進度真正得到有效保障。

[1]中國焊接學會焊接手冊（第2卷）.北京：機械工業出版社,1992