海洋石油設備及管道自動焊技術現狀及發展前景

熊月潮（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳518000）

海洋石油設備及管道自動焊技術現狀及發展前景

熊月潮（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東深圳518000）

自動焊技術以其高效、優質的特點,在海洋工程建設中越來越受到重視。隨著海洋石油設備及管道厚度、管徑的進一步增大以及高強度材料的應用,為獲得施工過程的高效率和高質量,數字化、自動化、智能化的自動焊技術將是海洋石油設備及管道焊接的發展方向。文中系統介紹了國內外海洋石油設備及管道自動焊技術的發展現狀,本文對目前國內外正在研發的先進海洋石油設備及管道自動焊技術逐一進行了介紹,展望了海洋石油設備及管道自動焊技術的發展方向,為我國今后海洋石油設備及管道自動焊技術的發展提供了參考。

海洋石油設備及管道；自動焊；現狀；發展

隨著我國海洋油氣資源開發逐步向深水發展,自動焊技術以其高效、優質的特點在海洋工程中的應用得到了工程建設者的高度重視，高效率的結構、容器焊接技術、高效海底管道鋪設焊接新技術、水下焊接修復焊接新技術和海洋油氣管道焊接自動化的應用提高了海洋工程的建設效率，縮短建設周期，降低開發成本，海洋工程的焊接質量得到了較大的提高，從而降低了海洋工程設施在海上施工及運行期間的風險。

1 海洋石油工程自動焊技術的現狀

海洋工程焊接施工經歷了手工焊、半自動手工焊和自動焊三個階段，目前高效的自動焊接技術在海洋工程壓力容器、管道的焊接以及水下焊接技術已經得到了全面發展和廣泛應用，使得海洋工程的焊接效率和質量得到了大幅提高，自動焊接技術的應用水平和國外海洋工程項目比較相差不大，不足之處是高效節能的自動焊接設備及特殊專用的海底管道、水下焊接成套設備需要進口，水下焊接的應用起步較晚。

1.1 壓力容器自動焊接技術

從20世紀50年代起，我國開始自動焊接技術的研制和發展；20世紀80年代國內的大型壓力容器制造企業從國外引進了一大批先進的焊接設備如窄間隙焊機、多功能氬弧焊機、小口徑管內壁堆焊機等等，先進的自動化、機械化焊接工藝在壓力容器行業得到了廣泛的推廣應用，在消化國外先進技術的同時，國內開發、研制的成套焊接設備基本滿足了國內壓力容器生產的需要，2000年以后，國內壓力容器廠家以大型厚壁容器為目標開發新的焊接工藝設備、焊接材料技術（如厚壁殼體窄間隙埋弧焊技術、殼體內壁帶極堆焊技術、小直徑管內壁氬弧堆焊技術、管子-管板全位置焊接技術、接管馬鞍型管座自動焊接技術），特別是一些新材料（雙相不銹鋼、超級雙相不銹鋼、鎳基耐蝕合金、高強度耐熱抗氫鋼等）的焊接技術以及焊前焊后的熱處理技術的進一步研發，國內壓力容器制造行業的焊接技術得到了高速發展，大直徑、大壁厚、大噸位的壓力容器已基本實現國產化，如第一重型機械集團公司制造的鍛焊式熱壁加氫反應器最大壁厚達到281 mm,單臺容器重量達到1000 t。

1.2 海底管道鋪設自動焊

海底管道鋪設自動焊接已經基本普及，通過Tandem雙絲焊技術能夠顯著提升焊接的效率，Tandem雙絲焊不但能夠用在海底管道的S型鋪設，而且能夠用在深水海底管道J型鋪設。Tandem雙絲焊的2根焊絲互替處在峰值電流情況，以此在任意時間均僅具備1根焊絲加熱熔池，熔池規格被控制，并且2根焊絲均為PGMAW，熱輸入控制具有良好的效果，十分符合焊接熔池控制艱難的J型鋪設焊接。相較于傳統的單絲焊，Tandem雙絲焊用在J型鋪設，進行相同尺寸環焊縫需求的焊接時間減少到49%。

2 海洋石油工程自動焊技術的展望

2.1 海洋石油平臺結構件TYK節點自動焊

海洋石油平臺結構件TYK節點自動焊目前因為坡口加工、組對等前期工序質量難以保障而尚未應用，隨著智能制造的推進,通過使用5軸聯動數控切割機保障相貫線軌跡精確度與坡口加工的精確度，以及使用智能型較高具備較強的焊縫跟蹤能力的中厚板弧焊機器人，是完全可能實現機器人焊接的。樁管焊接已經采用自動焊替換手工焊,并且開發了多種焊接工藝,大幅度降低了勞動強度、提高了生產效率。

2.2 水下結構物維修焊接

到目前為止，已研究和應用的水下焊接方法達20多種，以電弧熔焊方法為主，一般將水下焊接方法分為三大類，即濕法、干法及局部干法。

對于水下結構物維修而言,水下干式高壓焊是比較成熟的高質量焊接工藝,其焊接質量可達到陸地焊接的水平，裝備復雜，施工時間長，輔助人員多，施工成本高。未來重要的發展方向是采用無潛水員的全自動作業系統進行深水作業，透過水下機器人的合作進行水下結構物在維修中需求的所有工作工序。

3 結語

總而言之，對于海洋石油工程建設而言，需要大量的焊接作業，應當緊密融合實際所需，有目的地使用焊接技術方案，提高數字化、自動化、智能化的自動焊技術應用的比例，在保障焊接質量的同時提高施工的效率，從而加快海洋油氣工程的建設。

[1]王振科.焊接技術在我國石油工程建設中的應用探析[J].工業.2014.（11）：123.

[2]雷萬慶.壓力容器制造行業焊接、熱處理技術的發展.大型鑄鍛件.2004.（2）：

[3]王彬.我國焊接自動化技術的現狀與發展趨勢.焊接技術.2000.（12）：