焊接技術(shù)在輸油氣管道施工中的應(yīng)用探索

陳小亮

摘要：能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶動了輸油氣管道的建設(shè)和改革，在能源產(chǎn)業(yè)中，輸油氣管道的鋪設(shè)和施工日益重要起來。本文從輸油氣管道的焊接出發(fā)，簡要概述輸油氣管道的各種焊接材料，分析輸油氣管道的各種焊接技術(shù)及各種焊接技術(shù)的優(yōu)缺點，強調(diào)輸油氣管道焊接中的具體注意事項，為焊接技術(shù)在輸油氣管道施工中的優(yōu)化應(yīng)用提供基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：焊接；油氣管道；施工；應(yīng)用

【分類號】：TE988.2

隨著能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，我國在調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，尤其是能源產(chǎn)業(yè)的過程中，對于管道工程進(jìn)行了大力改革和優(yōu)化。但在相比廣闊的國土和嚴(yán)重的資源分布不均衡而言，還需要繼續(xù)加強油氣管道建設(shè)。其中需要強調(diào)的則是油氣管道的焊接技術(shù)，焊接技術(shù)的好壞直接影響油氣管道的建設(shè)質(zhì)量和建設(shè)效率，并且間接影響能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，需要加強對油氣管道焊接技術(shù)的研究，為進(jìn)一步的擴(kuò)大油氣管道建設(shè)范圍和建設(shè)里程作好技術(shù)準(zhǔn)備。本人參建的南疆天然氣利民管道喀什-澤普二標(biāo)段、和田河氣田產(chǎn)品氣外輸管道工程都采用纖維素型焊條手工根焊+自保護(hù)藥芯焊絲半自動熱焊、填充焊、蓋面焊，使用焊材均為：E6010高纖維素鈉型藥皮立向下焊條及E71T8-Ni1J自保護(hù)藥芯焊絲。以上兩個工程一次焊接合格率均達(dá)到了95%以上，和田河氣田產(chǎn)品氣外輸管道工程還獲得了2014年度全國優(yōu)質(zhì)焊接工程獎。通過實踐的學(xué)習(xí)與理論上的深造，本人針對焊接技術(shù)在輸油管道中的應(yīng)用作了相關(guān)的探索。

油氣管道的焊接材料

油氣管道的焊接和一般的焊接技術(shù)有所相同，但也存在差異。不僅是因為油氣管道的焊接口徑更大，要求更高，也是因為油氣管道的用途特殊，其對焊接的質(zhì)量要求更高。在焊接材料方面，具體而言主要是包括了焊條、焊絲和保護(hù)氣體等三種。

（一）焊條

在油氣管道中，因油氣管道一般是長距離輸送，因此焊條多采用全位置下向焊焊條或者是傳統(tǒng)型的低氫型焊條。而全位置下向焊焊條又可以分成兩大類：一是高纖維素型的，其特點是性能好、熔渣量少，并且能有效的防止了熔渣和鐵水的下流。其適用范圍是根焊和熱焊，并且具有單面焊而雙面成型的效果；二是鐵粉低氫型下向焊條，其特點是凝固速度快，鐵水的流動性和浸潤性都較好，并且焊后韌性好，具有良好的抗裂性。其使用范圍是下向焊接。

（二）焊絲

在油氣管道中，焊接常用焊絲主要是實心焊絲和藥芯焊絲。而實心焊絲又可以分為兩類：一是用于埋弧焊的焊絲，一是用于熔化極活性氣體的保護(hù)焊絲。在埋弧焊中所用實心焊絲又繼續(xù)進(jìn)行區(qū)分，如低錳焊絲、中錳焊絲、高錳焊絲等。這幾種焊絲的使用范圍和搭配的材料都是不一樣的，其最終的效果也是不同的，如低錳焊絲和高錳型熔煉焊劑的搭配就可以實現(xiàn)低碳鋼的焊接。藥芯焊絲則是具有熔敷速度快，焊接效率高，成型美觀，綜合成本低等特點。其與其他焊絲相比，其電弧更軟、并且飛濺較小。因此，其被廣泛的應(yīng)用在長輸管道焊接之中。而藥芯焊絲同樣可以分成兩種，一是氣保護(hù)型藥芯焊絲，一是自保護(hù)型藥芯焊絲。兩者的使用范圍不盡相同，在油氣管道建設(shè)中，使用更普遍的是自保護(hù)型藥芯焊絲。

（三）保護(hù)氣體

油氣管道焊接中多是采用二氧化碳?xì)怏w或氧化性混合氣體等氣體來保護(hù)焊，其中包含了Ar等惰性氣體。惰性氣體的作用在于在焊接過程中將電弧與熔化金屬周圍的空氣分開來，避免空氣中的有害氣體影響電弧的穩(wěn)定，以及防止液態(tài)金屬的污染。而其中的二氧化碳等非惰性氣體的作用則是通過高溫產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而保護(hù)焊和液態(tài)金屬。當(dāng)然，需要注意的是，惰性氣體在使用過程中同樣會對焊接接口產(chǎn)生危害，如二氧化碳作為保護(hù)氣體時，在電弧和高溫作用下分解的氧氣和二氧化碳會使鐵氧化并出現(xiàn)氣孔。但是這一危害也是可以解決的。因此，在焊接中，保護(hù)氣體的成分和量的多少都會對焊接產(chǎn)生影響，不同的成分和流量會有不同的結(jié)果，應(yīng)注意保護(hù)好細(xì)微的數(shù)據(jù)差別，這對提高焊接質(zhì)量具有十分重要的意義。

油氣管道的焊接技術(shù)

油氣管道的焊接所使用的焊接技術(shù)是比較多的，由于油氣管道鋪設(shè)的環(huán)境和條件各不相同，因此需要針對已有條件和相關(guān)的地理背景進(jìn)行方法選擇，并能熟知方法的優(yōu)缺點，以及時做好相應(yīng)的備選方案。在油氣管道建設(shè)中，具體有以下幾種焊接技術(shù)：

（一）手工焊條電弧焊接技術(shù)

油氣管道焊接中的手工焊條電弧焊接技術(shù)具有靈活方便、適應(yīng)性較強的特點。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這一技術(shù)在熔敷效率和相關(guān)性能上都有著很大的改進(jìn)，能較好的滿足當(dāng)前的油氣管道建設(shè)需求。在實際焊接中，一般采用纖維素焊條或者是低氫焊條，這兩種焊條的優(yōu)點在于他們良好的結(jié)合性。并且，纖維素焊條所具有的根焊適應(yīng)性，依舊不是其他焊接技術(shù)所能媲美的。

（二）手工鎢極氬弧焊接技術(shù)

油氣管道建設(shè)中的手工鎢極氬弧焊接技術(shù)一般使用于壓縮機(jī)等設(shè)備的焊接，或者是管道較小、管壁較厚的管道的焊接。其優(yōu)點在于焊接質(zhì)量較高，且背部無焊渣。需要特別說明的是這種焊接技術(shù)要求在焊接前對坡口進(jìn)行嚴(yán)格清理，確保無異物，并且做好焊接中的防風(fēng)準(zhǔn)備。

（三）自保護(hù)型藥芯焊絲半自動焊接技術(shù)

這種焊接技術(shù)興起時間并不長，其初次使用在1996年。但其優(yōu)點十分明顯，即操作靈活簡單，效率較高，且具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和焊接合格率。此外，其高焊接質(zhì)量和高焊接效率使其成為了我國油氣管道焊接中常用的、重要的焊接方法。

（四）氣體保護(hù)焊接技術(shù)

氣體保護(hù)焊接技術(shù)主要是指二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊接技術(shù)，其是隨著焊接電源等技術(shù)的改進(jìn)而逐步興起。在解決了電源問題和熔滴和電弧形態(tài)的控制等問題后，二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊技術(shù)的飛濺問題已基本解決。這種焊接技術(shù)主要特點在于操作靈活，易于掌握，并且具有良好的坡口適應(yīng)性，其焊接質(zhì)量和焊接效率也是比較高。需要注意的是其受風(fēng)的影響較大，因此，需要加強防風(fēng)措施。此外，還需要注意對口間隙的均勻一致，否則在后繼工序中會出現(xiàn)多種缺陷。

（五）自動焊接技術(shù)

自動焊接技術(shù)主要是指利用焊機(jī)進(jìn)行工作，其主要的優(yōu)點在于效率較高，減少了人工操作。自動焊接主要使用于根焊、填充焊以及蓋面焊等方面。在自動焊接技術(shù)中又主要分為兩種，一是自動根焊技術(shù)，一是自動單面焊雙面成型根焊方法。兩種方法的使用范圍是不一樣的，并且形成的效果也有差異，因此需要在使用前對這兩種方法進(jìn)行區(qū)分和了解。

油氣管道的焊接工藝和具體事項

焊接技術(shù)在油氣管道施工中的應(yīng)用不僅需要對焊接材料和焊接方法有一個清晰的了解，此外還需要結(jié)合理論與實際，深入探討焊接技術(shù)在油氣管道建設(shè)中的具體應(yīng)用，從而分析其應(yīng)用的技巧和需要注意的事項。

（一）焊接接頭的坡口

在實際施工中，油氣管道的焊接常采用30°V型的坡口，其優(yōu)點在于適合手工焊接。當(dāng)然，具體的坡口選擇是根據(jù)施工環(huán)境而來的，當(dāng)出現(xiàn)大口徑的厚壁鋼管而言，其焊接量較大，需要填充的金屬較多，因而不采用手工焊接，也就不適合30°V型的坡口，大可以采用23°V型的坡口。

（二）預(yù)熱與層間溫度

在油氣管道焊接中，預(yù)熱的目的主要是借助溫度緩解鋼材的受力狀況，和降低焊道的冷卻速度來防止根部出現(xiàn)冷裂紋等缺陷。而預(yù)熱的溫度控制則是需要根據(jù)焊接材料的具體型號和不同材質(zhì)，管道的大小和厚度，以及材料中的含氧量等因素來確定。如果是多層焊接還需要考慮鄰近區(qū)域的冷卻速度。多層焊接中的層間溫度應(yīng)與預(yù)熱溫度相同或相近。

（三）焊接線能量和后熱處理

在油氣管道焊接中，焊接線能量的確定是一個比較復(fù)雜的過程，其需要考慮的因素較多，如管道的性質(zhì)和相關(guān)屬性，如預(yù)熱和層間溫度的控制，如焊接技術(shù)的具體選擇和可能造成效果，等等。而對于后熱處理而言，其僅存在于高寒地區(qū)。當(dāng)預(yù)熱和層間溫度作用較小時，則需要進(jìn)行熱處理和后熱處理。

總結(jié)

綜上所述，焊接技術(shù)在油氣管道施工中應(yīng)用較為普遍，技術(shù)較為成熟，針對不同的環(huán)境和焊接要求都有著一系列不同的焊接方法和注意事項。但需要注意的是，針對環(huán)境變化的多樣和地理背景的復(fù)雜，還需要進(jìn)一步加強相關(guān)研究。

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