長輸管道的焊接技術及發展

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。為充分確保其焊接質量，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展進行了探討。

關鍵詞：長輸管道；焊接；技術；發展

隨著我國社會主義市場經濟的進步和發展， 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生變化，因此施工的流動性對焊接質量也有很大的影響，由于在長輸管道的建設時不是流水線似的生產，在施工的質量管理方面，難度要大的多，對現場作業的管理好壞也決定著管道質量的高低。

2、地形地貌對焊接技術的選擇

長輸管道在建設的過程中，要穿越較大的區域，因此在建設的時候對地形地貌不能做一成不變的要求。只能隨地形地貌的變換來選擇合適的焊接方法。比如在穿越山區時自動焊技術就不能發揮其優勢，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效率，管道的焊接質量也可以得到保證；如果在地勢平坦的地區，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量和進度。

3、 自然環境、人文、社會環境對焊接質量的影響

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、社會環境也是影響工程質量的一部分，長輸管道在建設過程中經常由于當地居民的影響而中斷施工，造成現場留頭較多，連頭的數量自然就增加，不僅影響了管道的質量，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、資料以及豐富的經驗進行判定，并根據管道質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，不同地區的環境特點與地質結構也有著一定的差異，為了對當地的環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避免以上可能出現的情況。

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域性的長輸管道建設工程及一些水網地帶， 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新發展，這在很大程度上大大提高了生產效率，縮短了焊接時間，保障了長輸管道的穩定性與安全性。

2、半自動下向焊工藝

半自動下向焊技術改變了斷續焊接的模式，將焊接轉變為可連續的生產方式，這在很大程度上，不僅節約了人力物力的投入，且連續作業能夠在很大程度上保障工程的質量。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。該焊接方法可實現全位置多機頭同時工作，可從管道內部和外部實現根焊。該焊接工藝操作簡單、焊接質量高、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，尤其是在自然環境條件比較惡劣的地區，如戈壁、沙漠、無人區等，自動焊技術具有不可替代的應用空間和優勢。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、焊接質量好、焊渣薄、脫渣容易等優點，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，占據國內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量方面有著獨特的優越性，在西氣東輸等大型管道工程的平原段發揮了示范作用；多焊矩內焊+雙絲外焊管道全自動焊工藝更是錦上添花。應該根據管道的具體情況（鋼級、規格、地形、輸送介質等），擇優推廣管道自動焊技術。據悉，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，國外已經在實驗室試驗成功。國內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

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

2、數字化焊接

數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，利用數字化技術，使焊接設備從簡單的機電產品變成一種精密加工儀器，研制數字化焊機將是焊接設備發展方向。當然，與“硬件”配套的“軟件”，如管道焊接數據庫、管道焊接專家系統及管理系統，應得到同步研發。

綜上所述，目前長翰管道焊接方法相當廣闊， 國內除了西氣東輸的大工程， 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朝著高效率、高質量、高速度、低成本的方向發展。

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）

[2] 董旺. 輸油氣管道破斷搶修技術[J]. 化工管理. 2015（19）