長輸管道的焊接技術(shù)及發(fā)展

張 萌

（西安石油大學(xué)，陜西西安 710000）

長輸管道的焊接技術(shù)及發(fā)展

張 萌

（西安石油大學(xué)，陜西西安 710000）

傳統(tǒng)管道建設(shè)過程中采用的傳統(tǒng)焊接方法已經(jīng)不能滿足新時代的運(yùn)輸管道的質(zhì)量要求，同時傳統(tǒng)的焊接方法需要花費(fèi)大量的時間，這直接導(dǎo)致建設(shè)管道的速度緩慢，不能滿足管道事業(yè)發(fā)展的需要，也難以適應(yīng)油氣市場激烈的競爭要求。所以，加強(qiáng)對長輸管道焊接技術(shù)的研究，提高焊接技術(shù)的水平，已經(jīng)成為世界發(fā)展的需要。

長輸管道；焊接技術(shù)；發(fā)展

1 長輸管道焊接技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 管道鋪設(shè)的距離長、焊接場所的環(huán)境條件較為復(fù)雜

由于長輸管道焊接場所的不固定、流動性強(qiáng)。整個管道建設(shè)的距離長，焊接位置會出現(xiàn)各種各樣的地形、地質(zhì)、氣候，對焊接技術(shù)就有著各種不同的要求，所以針對各種不同的情況，所要采取的焊接技術(shù)也是不一樣的，因此焊接要求對外界自然影響各種因素必須要有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

1.2 管道的高壓值和厚壁管

由于長輸管道自身的特性，它的口徑比較大，壓力值也比較高，而且輸送介質(zhì)多為易燃易爆產(chǎn)品，因此為了保證管道焊接的良好質(zhì)量，所以對管道的管壁厚度要求就比較高，再加上油氣本身的腐蝕性，為了保證油氣等介質(zhì)的安全運(yùn)輸，管道的管壁厚度就必須達(dá)到一定的程度，這種高厚度使得管道建設(shè)的過程中要想獲得較高質(zhì)量的焊接接頭，應(yīng)用先進(jìn)的管道焊接技術(shù)至關(guān)重要。

2 長輸管道焊接的特點(diǎn)及方法

2.1 長輸管道焊接特點(diǎn)

（1）20世紀(jì)70年代前，手工電弧焊接法始終是管道建設(shè)焊接的主要方法，以手工為主的傳統(tǒng)焊接法，不僅無法保證焊接質(zhì)量他，同時焊接效率較低，因此無法滿足現(xiàn)代長輸管道建設(shè)需求。

（2）20世紀(jì)80年代開始，手工下向焊工藝被引入中國廊坊管道局，該工藝主要在歐美國家廣泛應(yīng)用，隨后被廣泛應(yīng)用于我國各大相關(guān)企業(yè)當(dāng)中，一定程度上提升了焊接質(zhì)量。在質(zhì)量統(tǒng)計時以焊縫延長米為基礎(chǔ)，擁有高于95%的X射線一次合格率，和高于99.9%的超聲波檢查一次合格率。在這一過程中，傳統(tǒng)手工焊接方法被徹底取代。

（3）20世紀(jì)90年代初，半自動自保焊設(shè)備及工藝被引入中國廊坊管道局，這一工藝源自美國。在有效展開工藝培訓(xùn)的基礎(chǔ)上，突尼斯工程于1995年正式使用了這一工藝進(jìn)行施工，而在接下來的各個管道工程中，該工藝也成為主要焊接技術(shù)得到充分應(yīng)用。該技術(shù)的優(yōu)勢在于操作便捷、能夠在4、5級風(fēng)以下有效使用，無需氣體保護(hù)等；其缺陷在于無法根焊。

（4）進(jìn)口是自保護(hù)半自動焊焊材廣泛應(yīng)用的主要途徑自1994年開始，管道局展開一系列實(shí)驗(yàn)，但是效果并不明顯。據(jù)相關(guān)資料顯示，我國部分企業(yè)針對這一焊材展開了研究，但是始終沒有產(chǎn)生正式產(chǎn)品。

2.2 長輸管道焊接方法

2.2.1 手工電弧焊

穩(wěn)定電弧存在于工件、焊條間，在對手工電弧焊進(jìn)行應(yīng)用的過程中，能夠有效融化工件與焊條，此時所產(chǎn)生的焊接接頭相對牢固，該方法應(yīng)用中具有操作便捷、移動靈活和設(shè)備簡單等優(yōu)勢，因此經(jīng)常被應(yīng)用于野外管道焊接施工中。手工電弧焊施焊方向是以管道焊接方向?yàn)橹鞯?，通常包含兩種方式，即下向焊、上向焊。

2.2.2 半自動焊

現(xiàn)階段，我國管道焊接施工中，通常會對半自動焊工藝進(jìn)行應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)為纖維素焊條打底的目的，該技術(shù)相對成熟。同手工電弧焊設(shè)備相比，半自動焊接設(shè)備更為復(fù)雜，通常被廣泛應(yīng)用于山區(qū)地段機(jī)械化流水線作業(yè)和平原管道施工中。

2.2.3 全自動焊

（1）藥芯焊絲自動焊接技術(shù)。藥芯焊絲氣保焊、藥芯焊絲自保焊是藥芯焊絲自動焊接技術(shù)的兩種類型，該技術(shù)同實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)焊擁有類似原理。穩(wěn)弧劑、礦物材料、造渣劑、鈦合金透氣劑和還原劑等是主要藥芯材料，在對藥芯焊絲進(jìn)行應(yīng)用的過程中，其不僅能夠形成良好的焊接質(zhì)量和沖擊韌性，同時擁有較快的熔敷速度，能夠?qū)Ω鞣N管材進(jìn)行應(yīng)用，同全自動氣體保護(hù)焊相比成本較低。

（2）實(shí)芯焊絲氣體保護(hù)自動焊接技術(shù)。在對自動焊接技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過程中，焊接質(zhì)量受人為因素影響較少，與此同時，所使用的焊接材料成本較低，能夠快速的完成焊接，目前，發(fā)達(dá)國家在焊接大壁厚、大口徑管道時都會對這一技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用。

自動焊機(jī)AW97-1被應(yīng)用于西氣東輸工程中，呈現(xiàn)出許多應(yīng)用優(yōu)勢，其在西氣東輸工程中有重要的應(yīng)用；全位置自動外焊機(jī)，是科學(xué)院研究的重要內(nèi)容，在此課題的研究中，取得重要的成果，并分別在集團(tuán)公司和管道局的科研項(xiàng)目中獲得二等獎和一等獎。并且，研究成果已成功地應(yīng)用于西氣東輸工程中。還有的石油天然氣建設(shè)單位在各工程的準(zhǔn)備工作中，也相繼從國外引進(jìn)一些先進(jìn)的焊機(jī)，以提高工程的施工效率。

3 長輸管道焊接技術(shù)存在的問題及應(yīng)對措施

3.1 國內(nèi)焊接材料質(zhì)量問題

管道焊接質(zhì)量的一個基礎(chǔ)性影響因素就是焊接材料，必須對焊接材料進(jìn)行合理選擇。然而，現(xiàn)階段我國很多焊接材料都無法滿足工程建設(shè)質(zhì)量要求，擁有較差的熔池凝固性，大量夾渣會在焊接中形成，因此焊縫成形較差，焊接缺陷較多。在這種情況下，相關(guān)部門必須根據(jù)焊接質(zhì)量建立嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)體系，對焊接設(shè)備、材料的質(zhì)量和性能進(jìn)行全面控制，從根本上保證長輸管道建設(shè)質(zhì)量。

3.2 不合理設(shè)置自動焊機(jī)組以及不穩(wěn)定的焊接質(zhì)量問題

目前，我國在積極進(jìn)行長輸管道建設(shè)的過程中，最常見的焊接方法就是自動焊接技術(shù)，而在對自動焊接進(jìn)行應(yīng)用的過程中，必須確保焊接質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時還應(yīng)對自動焊機(jī)組進(jìn)行合理設(shè)置?，F(xiàn)階段，實(shí)際焊接過程中，始終存在焊接操作不規(guī)范、溫度控制不合理等問題，一定程度上影響了我國長輸管道工程的建設(shè)。在這種情況下，相關(guān)部門應(yīng)積極提升焊工組管理力度，通過協(xié)調(diào)利用各項(xiàng)資源，加大對焊工組施工技術(shù)人員的專業(yè)技能培訓(xùn)力度，來保證焊接質(zhì)量和效率。

3.3 對焊接的后期縫外檢查缺乏全面認(rèn)知

現(xiàn)階段，部分施工人員認(rèn)為只有增加長輸管道焊接縫的厚度和寬度，才能夠保證焊接質(zhì)量，相關(guān)管道在使用的過程中所承受的壓力值也更高。然而，這一認(rèn)知是錯誤的，造成工程焊接施工完成后，無法對焊接缺陷進(jìn)行全面檢查。針對認(rèn)知錯誤，相關(guān)單位在運(yùn)行的過程中，必須加大對焊接技術(shù)人員以及質(zhì)量檢查人員的專業(yè)技能培訓(xùn)力度，促使其對焊接相關(guān)專業(yè)理論知識產(chǎn)生深刻的認(rèn)知，并能夠在實(shí)際施工中全面控制各項(xiàng)參數(shù)，保證焊接質(zhì)量。

4 長輸管道焊接技術(shù)的運(yùn)用現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢

4.1 國內(nèi)外運(yùn)用現(xiàn)狀

同國外相比，我國的管道焊接技術(shù)起步較晚。現(xiàn)階段，自動焊接已經(jīng)成為國外輸送管道建設(shè)過程中的關(guān)鍵技術(shù)，同時在實(shí)際施工中還會應(yīng)用焊條電弧焊技術(shù)來進(jìn)行輔助。CRCEVANS技術(shù)產(chǎn)生于美國，是現(xiàn)階段典型的油氣長輸管道焊接工藝，目前已被廣泛應(yīng)用于世界各國的大口徑輸油氣管道焊接施工中。

傳統(tǒng)焊接技術(shù)在20世紀(jì)70年代以前是我國主要的油氣長輸管道焊接方法，在實(shí)際操作中，無法保證焊接質(zhì)量，同時效率相對較低，管口組對間隙相對較大。而從20世紀(jì)80年代開始，焊條下向焊方法得以產(chǎn)生和應(yīng)用，該方法擁有相對較小的管口組對間隙和較薄的焊層厚度，實(shí)際操作中效率高，能夠進(jìn)行靈活的應(yīng)用。

4.2 未來發(fā)展趨勢

從未來油氣長輸管道焊接技術(shù)發(fā)展的角度來看，自動焊接技術(shù)的重要性無法取代。在對長輸管道的建設(shè)要求以及實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，要求焊接技術(shù)能夠針對厚管壁和大口徑管壁使用。例如，大口徑對接引立置TIG焊接機(jī)將發(fā)揮重要功能。但是目前該技術(shù)還處于發(fā)展階段，相關(guān)工作人員必須對該技術(shù)的應(yīng)用指標(biāo)進(jìn)行全面分析。

5 結(jié)束語

同其他管道相比，長輸管道具有特殊性，集中體現(xiàn)在擁有相對惡劣的焊接環(huán)境、特殊的性質(zhì)參數(shù)和較多的焊接縫數(shù)量等方面，因此實(shí)際進(jìn)行長輸管道建設(shè)的過程中，影響工程質(zhì)量的因素相對較多，在這種情況下，必須合理的采用焊接技術(shù)，才能夠?qū)崿F(xiàn)長輸管道建設(shè)和使用的目標(biāo)。近年來，我國的管道輸送產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，管道焊接工程量隨之增加，在實(shí)際施工中需要面對各種復(fù)雜的焊接環(huán)境，在這種情況下，必須對我國現(xiàn)有長輸管道建設(shè)過程中的技術(shù)缺陷進(jìn)行全面分析，并有針對性的合理利用焊接技術(shù)，提升管道焊接質(zhì)量，為我國長輸管道運(yùn)行過程中創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)和社會效益奠定良好基礎(chǔ)。

[1] 張振永，趙海宴，時效眾，等.長輸油氣管道的焊接技術(shù)[J].油氣儲運(yùn)，2004，（2）.

Welding Technology and Development of Long Distance Pipeline

Zhang Meng

In the process of pipeline construction in the traditional traditional welding method， has been unable to meet the quality requirements of the new era of pipeline transportation， at the same time， the traditional welding methods need to spend a lot of time，this is a direct result of pipeline construction is slow， can not meet the needs of the development of the pipeline， it is difficult to adapt to the requirements of the oil and gas market competition. Therefore， strengthening the research on welding technology of long distance pipeline and improving the level of welding technology have become the needs of world development.

long distance pipeline； welding technology ； development

TE973.3

A

1003–6490（2017）10–0069–02