長輸管道安裝焊接質量控制與工藝優選

李澤興

摘要：隨著石油石化工業的不斷發展，管道已成為傳輸油氣的主要方式之一，加強油氣管道施工工程控制與工藝優選，是確保油氣安全抵達目的地的重要保障，因此篩選匹配、合適的焊接工藝對于長輸管道安裝工程具有十分重要的意義，因此，在實際施工過程中應該根據施工標準、環境要求等對具體施工工藝進行調整，將半自動焊接工藝、自動焊接工藝以及人工輔助焊接進行協調性的組合，在保證焊接質量的前提下提升效率，同時對成本控制進行優化，讓工程能夠有序地進行。

關鍵詞：長輸管道；石油工程；天然氣輸送；焊接工藝

隨著管道安裝技術水平的不斷提升，長輸管道的覆蓋范圍越來越大，它已經成為空運、海運、公路運輸以及鐵路運輸等傳統運輸方式之外的重要補充。在長輸管道的構建過程中，管道安裝工程是十分重要的施工基礎，而管道焊接則是管道安裝工程質量控制的重要承載。因此，在實際施工的過程中必須對施工現場環境進行全面的考察，并對設計數據進行相關的采集，在妥善分析之后篩選并組合適當的工藝技術，讓管道安裝工程的質量得以保證。

一、長輸管道安裝焊接工藝概述

長輸管道安裝焊接工藝有多種類型，但在一般施工中，主要采用手工下向焊結合半自動焊工藝。在下向焊工藝實施的過程中會使用到特制的纖維素焊條，這種焊條相對于其他種類的焊條在焊接速度上具有明顯的優勢，在焊接過程中也具有很好的穩定性與可塑性，這也使得手工下向焊接所得到的最終建筑產品具有很高的合格率。另外，該方法消耗較小，利于成本控制。為了能夠提升下向焊工藝的水平，讓得到焊接產物具備更好的質量，首先應該對坡口及其內外側表面的雜物進行專門的清理，若發現裂痕、夾層等，要及時進行針對性的處

理，讓坡口表現出金屬光澤。在對坡口進行修正的過程中需要對坡口進行打磨，保證坡口實際參數與標準參數相契合。在施工完成后應該做好相關的清渣工作，讓接頭點處于平整的狀態。在某些特定情況下可以結合雙聯管焊接工藝進行施工，以此來提升焊接效果。當然部分

工程中由于施工規模較大，施工環境較為復雜，此時就會考慮采用手工焊接作業的方式來進行焊接工作，這也能夠充分發揮手工焊接的靈活性特點。

二、影響長輸管道安裝焊接質量因素

1.夾渣。在長輸管道安裝焊接的過程中很容易出現夾渣。夾渣形態各異，具有一定的不規則性。當使用藥芯焊接的過程中，在焊縫表面會出現一層熔渣，如果未進行及時處理，熔渣在浮出表面時就已經冷卻，從而停留在金屬內形成夾渣。若夾渣數量過多將大大地降低焊縫的質量，并導致裂紋的產生。當焊絲角度設定不合理、運條速度不穩定、清渣工作不徹底時均會帶來夾渣。當然，電流的穩定性與其也具有密切的關聯，若電流出現波動特別是電流過高時，很容易產生夾渣。

2.焊瘤。在實際焊接的過程中，如果速度不均勻特別是速度過快，很有可能會帶來焊瘤。若操作手法不適宜，也會造成咬邊，同時也會產生焊瘤。

3.裂紋。當焊接頭出現裂紋時，將會使焊接質量大幅下降。造成裂紋的主要原因還是焊接操作手法以及焊接材料篩選不合適。當保護電弧不能達到標準時，很容易產生裂紋。另外，保護氣體單位流量不足時也容易造成裂紋。在焊接的過程中，電流以及電壓的控制也是十分關鍵的步驟。如果電壓過高、電流太大，則會造成焊絲受熱不均導致裂紋。當焊絲表面未徹底清潔時，也會影響到焊接的質量，同時母材雜質含量不合標準也會帶來裂紋。

4.氣孔。氣孔出現在焊縫內部，若氣孔過多或過密將很容易破壞焊接結構，從而降低整體焊接質量。當一定量的氣體從凹坑出現時，在半熔融熔渣存在的情況下會受到抑制，這樣就很容易出現熔融金屬向下凹深，一旦金屬遇冷凝固時，將會出現氣溝并導致氣孔的出現。

三、長輸管道安裝焊接工藝選擇

某管道全長共4000 公里，管路直徑范圍為960 至1020毫米，厚度主要有三個規格即為17.5 毫米、21 毫米和26.2 毫米，輸氣壓力為10 兆帕，每年輸氣量超過1 萬立方米。在管道建設的過程，中主要采用的是鋼級X70 鋼管。一級地區采用螺旋縫埋弧焊鋼管，管厚為14.7 毫米，其他地區采用VOE 鋼管以及JCOE 鋼管，厚度為17.5毫米、21 毫米和26.2 毫米。該管道有很大一部分處于沙漠、戈壁地帶，其地勢較為開闊。結合管道實際情況與施工環境，在進行焊接的過程中以全自動、半自動焊接方式為主，對于某些特殊局部管道采用手工電弧焊接，以此來保證施工效率，同時保證管道整體質量。結合上述施工概況，對管道安裝焊接工藝進行合理的篩選。具體如下：

1.自動焊接工藝。在采取自動焊接工藝的同時需要根據實際環境對工藝進行調整。（1）雙焊炬活性氣體保護自動焊。運用該方法的自動焊機為P600 雙焊炬全自動焊機以及PAW3000 雙焊炬自動焊機，其中P600 型在生產效率上以及成本控制上具有優勢。首先，它能夠進行基本的單、雙焊炬調節，其次，它還具有電弧跟蹤、智能編程、智能數據整合處理等多方面功能。通過觸屏操作來進行具體操控，這樣也就大大地提升了人機互動水平。P600 型自動焊機采用了對稱式設計，并根據人體工程學原理進行了優化，這樣也從一定程度上減輕了焊接工的工作負擔。通過交互式數據操控，能夠大大地提升焊縫的質量，讓焊縫達到相關標準要求。（2）單焊炬熔化極活性氣體保護全位置自動焊。該方法是運用最為普遍的一種自動焊接工藝。該工藝成型較為美觀且焊縫的致密性也較為理想，具備了很高的焊縫強韌性。采用PWT-CWS.02NRT 焊機來實施該工藝。此焊機能夠讓填充、蓋面焊、根焊工作保持高度一致性，這樣也就讓管徑限制缺陷得到了很好的解決。該機器攜帶了MIG/MAG 焊接系統，在人機交互方面具有很大的優勢，給人工操作帶來了很大的便利。在實際焊接過程中，PWT-CWS.02NRT 焊機分別采用了行走電機、送絲電機等來對焊接小車進行有效的控制，通過適配傳感器對管道環縫的工藝參數進行調配，并利用工作站配套軟件對焊接工藝參數和焊接線能量進行計算，提升了整體性的焊接效率。（3）多焊炬管道環縫自動內焊機根焊。對于部分管徑較大的管道（外徑超過813 毫米）采用多焊炬管道環縫自動內焊機根焊效果較好。該焊機一般配置了六至八把焊槍，半數以上焊槍可以同時進行作業，這就大大地提升了焊接效率。

2.半自動焊接工藝。（1）STT 半自動根焊結合PAW2000 外焊機填充。在實際焊接作業中，管路直徑為1016 毫米，厚度為17.5 毫米，從整體情況來看，一次焊接合格率為93%左右，但是焊接速度不如自動焊接工藝，磨合程度還有待提升。（2）蓋面焊以及STT 半自動根焊結合APW-Ⅱ自動焊，一次焊接合格率為95%左右。該工藝一般是針對于大、中口徑管道外環縫熱焊道所使用，另外對填充焊道、蓋面焊道的焊接也具有較好的焊接效果。以上組合工藝均涉及到了氣體保護實心焊絲半自動焊。該技術與常規技術如CV、CC 相比具有較為明顯的差異。其技術基礎為寬帶控制設備以及電流控制設備，根據實際電弧要求來進行瞬間輸出調節。在保護氣體方面，一般選用二氧化碳或者二氧化碳配合氬氣，從而保證焊接的穩定性與持續性，該方法最適合于下向焊接。另外，自保護藥芯焊絲半自動焊也是半自動焊接工藝中較為常見的類型之一。其焊接效率、焊接質量、焊接性能以及適應性均比較理想。即便在低溫條件下，該方法也能夠保持良好的韌性，通過對藥芯成分進行調整，同時提高其中的鎳含量，以及鋁含量讓整體韌性得到有效的提高，也使管道焊接在惡劣環境下得以實現。

3.人工輔助焊接。人工輔助焊接采用藥皮焊條電弧焊方法進行。該方法操作較為簡單，且脫渣容易，焊縫韌性也較為理想。焊條一般是用高纖維素材質，此類焊條具有很好的成型效果，具有優秀的熔透能力，熔敷速度較快，對熔渣下淌以及鐵水下淌能夠進行有效的控制，這也使其在長輸管道環焊縫的根熱焊與根焊中具有良好的作用。篩選匹配、合適的焊接工藝對于長輸管道安裝工程具有十分重要的意義。因此在實際施工過程中，應該根據施工標準、環境要求等對具體施工工藝進行調整，將半自動焊接工藝、自動焊接工藝以及人工輔助焊接進行協調性的組合，在保證焊接質量的前提下提升效率，同時對成本控制進行優化，讓工程能夠有序地進行。

參考文獻：

[1]尹長華，趙海鴻，張榮芬.長輸管道安裝焊接材料的選擇[J].焊接，2011（6）：79-82.

[2]蘇欣，袁宗明，范小霞.管道焊接工藝方法綜述[J].管道技術與設備，2012（6）：147-149.