如何提高石油天然氣管道焊接技術水平

劉復合

摘 要：管道是石油天然氣輸送和存儲的重要基礎設施，其焊接質量對石油天然氣的輸送和存儲有著直接的影響。在油氣資源需求日益加劇的現在，提高石油天然氣管理焊接技術水平，對保障石油天然氣資源的安全、穩定輸送和存儲具有實際的意義。本文分析了石油天然氣管道焊接技術及特點，提出了強化石油天然氣管道焊接效果的有效策略，旨在為提高石油天然氣管道焊接技術水平提供一些參考和借鑒。

關鍵詞：石油天然氣；管道；焊接；技術

目前，石油天然氣行業蓬勃發展，石油天然氣需求量的增長加快了其開采和儲運，因此，為了保障石油天然氣資源的安全儲運，對石油天然氣的管道建設質量提出更高要求，焊接作為管道建設中的重要工序，其技術水平的提高尤為重要。由于石油天然氣具有易燃、易爆等特點，因此必須提高管道焊接技術水平，優化輸送環境，從而為我國社會與經濟的發展提供強有力的能源基礎。

1 石油天然氣管道焊接技術及特點

1.1 自動焊

現階段自動焊是一種較為成熟的焊接技術，具有效率高、質量高以及受人為因素影響較小等優勢，主要適用于大口徑及厚壁管道的焊接作業中。自動焊接技術主要包括以下幾種：

①實芯焊絲氣體保護自動焊接。

此焊接方式對野外作業的管道焊接裝備與控制系統及周圍的環境要求較高，需設置必要的防風棚。

②藥芯焊絲自動焊接。

此焊接方式相較于實芯焊絲具有管材適應性好、焊接韌性好、熔敷速度快及經濟性較好等優勢，其藥芯材料包括鈦合金、穩弧劑、還原劑、造渣劑及礦物材料等。另外，藥芯焊絲自動焊接還可劃分為藥芯焊絲氣體保護焊和自保焊兩種方式。

③電阻閃光對焊。

此焊接方式是一種壓力焊，通過強電流與低電壓交流電的作用，使兩管瞬間達到高溫來保護焊接區，再通過外加頂鍛壓力融化管端，實現焊接作業。

1.2 手工焊條下向焊

手工焊條下向焊是一種全位置焊接方式，焊接從管道頂部中心引弧，自上而下直至管道底部中心，其具有打底時可以單面韓雙面成形。焊接質量好、效率高以及勞動強度低等優點。手工焊條下向焊主要包括：

①混合型手工下向焊。

此焊接方式在長輸管道的現場組焊時主要采用纖維型焊條和低氫型焊條進行焊接，纖維型焊條用于打底焊、熱焊；低氫型焊條用于填充焊、蓋面焊接。混合型手工下向焊接方式主要用于鋼管材質級別較高、焊接接頭韌性要求較高、輸送介質硫含量較高以及處于嚴寒環境里的管道焊接。

②全纖維素手工下向焊。

此焊接方式在管道現場組焊時采用纖維型焊條進行根焊、熱焊、填充焊及蓋面焊，其中根焊時要求采用單面焊雙面形式。全纖維素手工下向焊主要焊接材質等級較低的薄壁大口徑管道，是天然氣管道常用的一種焊接方法。

1.3 半自動焊焊接技術

半自動焊接技術適用于管道的填充焊和蓋面焊，其焊接工藝較為簡便，焊接效率和質量較高且勞動強度更低，是管道焊接中應用較為普遍的一種焊接技術。此技術主要有：

①自保護藥芯焊絲半自動焊。

此焊接方式是填充焊與蓋面焊廣泛使用的方法之一，其具有全位置成型好、環境適應能力強、工藝性能好、合格率高以及成本較低等優點，焊接工藝簡單對焊接人員要求較低，是戶外場所焊接作業的首選方式。

②CO2活性氣體保護焊。

傳統的短路過渡CO2焊在焊接作業時焊接飛濺大、控制熔深與成型的缺陷，因此，需要一種新型的焊接技術來解決此問題。CO2活性氣體保護焊中的STT半自動焊接方式通過控制精確的峰值和基值電壓及電流使溶滴更易于過渡成型，焊接時的穩定性較高，能夠有效解決大口徑管道根部環節單面焊雙面成型和飛濺問題，主要應用于全位置單面焊雙面成形的打底焊。CO2活性氣體保護焊降低了焊接作業過程的飛濺，焊接過程較為穩定使焊縫成形變得較為簡便，具有高效、優質、勞動強度低、經濟性好等優勢，從而廣泛應用于石油天然氣管道的焊接作業中。

2 強化石油天然氣管道焊接技術水平的有效策略

2.1 焊接作業前的質量控制

首先，做好焊接前的準備工作。焊接作業前的準備工作是保障焊接作業效果的基礎性工作，應予以重視。石油天然氣管道在進行焊接作業前由技術人員編寫焊接工藝指導文件和焊接工藝評定文件，其內容要涵蓋適用于不同管徑和壁厚的基材的焊接方法及焊接材料的選擇、焊接速度、焊接接頭形式以及焊道數等。之后就編寫的焊接工藝研討與評定工作，焊接施工按照評定合格的焊接工藝進行。另外，焊接人員是焊接作業實施的主體，其專業水平和綜合素質對焊接效果有直接的影響，因此，必須要求參與石油天然氣管道焊接施工的焊工具有有效的資格認證書，并對其進行焊接工藝考核，檢驗其焊接工藝的質量，檢驗合格后才能參與管道的焊接施工。同時還要加強焊工職業素質的教育培訓工作，將焊接質量與其薪酬待遇相掛鉤，提高其工作責任心和主觀積極性，進一步提高石油天然氣管道焊接的效率和質量，保障管道的正常、安全運行。

其次，加強焊前檢查。焊接前的檢查工作主要是針對焊接所需的機械設備、材料等質量和各項參數要符合設計文件的要求。例如焊機的選擇，要綜合考慮管道焊接所處的環境選擇環境適應性較強的焊機。同時焊機工作前要對其性能及各項參數進行詳細的檢查，例如其電流與電壓是否處于穩定狀態。對于到場后的焊條等耗材的檢查主要是三證是否齊全，抽樣檢測是否合格，另外還要重視質量檢測合格的焊接材料的儲存工作，必須確保存儲焊接材料的倉庫的溫濕度以及通風條件滿足材料的存放要求，尤其是再次使用已拆包的焊條要進行烘干處理，避免焊條超聲造成焊縫缺陷。

2.2 焊接施工過程中的質量控制

首先，焊接作業必須嚴格按照操作規范與標準進行，保障石油天然氣管道焊接作業的各項參數符合焊接操作規范的詳細規定以及設計文件的要求。由于焊接電流直接決定著焊條的熔化速度、母材的熔深以及焊縫成分等，因此，焊工在進行焊接作業時要根據基材的材質、厚度等合理設置焊接電流，使其處于最佳狀態，有效避免電流過大導致基材坡口要變、燒穿基材與電流過小導致未焊透、夾渣等質量缺陷。

其次，注意焊接操作重點。

①確保焊接作業時焊條熔化速度與焊縫成形速度均勻變化，防止焊縫出現過寬或過厚等問題，盡可能保持焊縫整體的均勻性，提高石油天然氣管道焊接的強度。

②采取科學、有效的措施防止管道產生穿堂風。管道兩端未封閉時管道內部出現穿堂風會帶來較快的空氣流速，急劇增加焊縫的冷卻速度導致管道出現冷裂紋，因此應采取必要的措施來有效避免穿堂風的產生，例如在焊接現場設置遮擋裝置。

③焊接收弧交接處的處理。由于每個焊工的焊接速度不一致，就會出現先后到達交接處，此時需要先到達交接處的焊工多焊部分焊道，以便順利完成后到交接處焊工的收弧作業。

④注意每層焊道的起弧與收弧錯開間距，并確保起弧在坡口以內，多層焊接作業必須保持一定的順序，只有上一層焊接結束后才能焊接下一層。

⑤隨時觀察焊條的狀態，一旦出現偏吹、易粘條等問題應及時更換新焊條并修磨焊接接頭后再繼續進行焊接施工。

⑥焊接時在不損壞坡口形狀的基礎向管外表上延長焊道1-2mm，同時注意纖維素焊條的焊接要盡量降低焊條擺動幅度，有效提高焊接成型效果和質量。

2.3 焊后質量控制

焊接結束后的質量控制主要是針對焊縫的內外部進行檢查，以便及時發現質量不合格的焊縫，并采取相應的措施進行解決。具體來說，焊縫外部的檢查主要包括對焊縫表面的裂紋、夾渣、咬邊、焊瘤、氣孔以及焊縫的外觀尺寸等方面，對于質量不合格或不符合設計要求的焊縫，根據具體情況進行返修或返工處理。同時焊接結束后要及時清理焊縫表面的焊渣與雜物并標記好焊口編號；焊縫內部的檢查要采用超聲波探傷及射線探傷等無損檢測技術，遇到特殊情況經設計與技術人員同意也可采用磁粉檢測或滲透檢測等方法。若焊縫無損檢測判定不合格要及時進行返修并再次無損檢測返修后的焊縫質量。此外，還要做好焊縫的防護工作，焊縫是整個石油天然氣管道強度的薄弱環節，因此，應采取必要的防護措施保障整個管道的強度。如果管道采用的是金屬材質，那么就要采用焊縫處噴防銹漆、套裝熱縮套管等方式做好防腐處理，隔絕管道表面與外界環境的接觸來防止其生銹。而針對已生銹焊縫的防腐處理要采用先打磨表面或在表面噴砂除銹再套熱縮套管的方式。

3 結束語

總的來說，石油天然氣管道的焊接技術水平對石油天然氣行業的發展速度和效率有著直接的影響，因此，在國內外市場競爭日益激烈的現在，必須提高石油天然氣管道焊接的技術水平，保障管網的安全運行，促進石油天然氣行業可持續發展，進一步增強我國石油天然氣資源的儲運能力，從而為提升我國的綜合實力及國際市場的競爭力奠定堅實的基礎。

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