提高天然氣管道焊接技術水平的路徑研究

徐敏(中國石油天然氣第七建設有限公司，山東 膠州 266300)

0 引言

我國天然氣行業快速發展，社會發展不斷增加天然氣的需求量，油氣企業需要安全儲運天然氣資源，保障天然氣管道建設質量，在管道建設過程中，焊接工作發揮著重要的作用，因此油氣企業需要提高天然氣管道焊接技術水平。天然氣具有易燃易爆的特征，提高天然氣管道焊接技術水平，可以優化天然氣輸送環境，提供優質的能源，促進我國社會經濟可持續發展。

1 天然氣管道焊接施工中存在的不足

1.1 氣孔

熔化進入在凝固之前，熔池中逸出了氣體，導致天然氣管道焊接出現氣孔。氣孔包括柱孔，柱孔的深度比較大，此外還包括圓孔，圓孔的面積比較大，一些氣孔存在著止裂問題。在天然氣管道焊接過程中出現氣孔，可能是因為工作人員沒有情節處理坡口和焊材，焊材上存在鐵銹和油污等問題。在天然氣管道焊接過程中，如果電源電壓缺乏穩定性，也會影響到焊接電流的穩定性，引發焊接氣孔。此外焊接速度過快也會引發氣孔問題。在天然氣管道焊接過程中工作人員利用不合理的保護方式，也會導致氣孔的出現[1]。

1.2 夾渣

焊縫金屬中存在的熔渣就是夾渣，出現這一問題主要是因為在填充階段，沒有完全清除上層焊縫的熔渣和，或者焊縫中存在死角，在覆蓋上一層焊道的過程中，可能會產生條狀和電夾渣和點狀夾渣。在填充過程中利用藥芯半自動下向焊的過程中，如果設備初選間歇性問題，因此引發頂絲問題。焊絲穿進熔池的過程中，在冷卻、重燃的過程中，在焊縫中出現出現各種金屬雜物和熔渣，這就是焊接夾渣。

1.3 未焊透

在天然氣管道焊接過程中也會出現未焊透的問題，影響到管道質量，同時會減少管道有效面積，集中應力。天然氣管道焊接過程中出現焊透問題，一方面是因為在管道層面過度的清理打磨，擴大了坡口，引發溝槽問題。另一方面是坡口加工工作不夠規范，導致坡口角度比較小，間隙不夠充足。最后焊機人員的施工技術比較差，在電焊過程中利用過小的電流，線能量輸入不夠充足，引發天然氣管道出現未焊透問題[2]。

2 概述天然氣管道焊接技術

2.1 自動焊

自動焊是一種成熟的天然氣管道焊接技術，整體工作效率比較高，可以保障焊接質量，同時降低人為因素的影響，在大口徑管道焊接過程中適合利用自動焊技術。在焊接過程中，可以利用實芯焊絲氣體保護自動焊接技術，對于周圍環境提出較高的要求，在焊接過程中需要設置防風棚。

工作人員也可以利用藥芯焊絲自動焊接技術，這種焊接技術具有良好的管材適應性和焊接韌性，可以快速熔敷，同時具有良好的經濟性，選擇的藥芯材料包括還原劑和鈦合金以及造渣劑等，利用藥芯焊絲自動焊接技術的過程中，可以根據實際情況合理選擇藥芯焊絲氣體保護焊和自保焊方式[3]。

電阻閃光對焊也是自動焊技術中重要的一部分，這種焊接方式屬于壓力焊，發揮強電流和低電壓交流電，迅速提高管道溫度，有效保護焊接區，利用外加頂鍛壓力，使管端因此融化，優化焊接作業水平。

2.2 手工焊條下向焊

手工焊條下向焊屬于一種全面焊接方式，在管道頂部引弧，根據由上向下的順利焊接。手工焊條下向焊方式可以保障焊接質量，同時可以提高整體工作效率，降低整體勞動強度。利用手工焊條下向焊的過程中，可以利用混合型手工下向焊，在常熟管道現場阻焊過程中適合利用這種焊接方式，在焊接過程中利用纖維型焊條和低氫型焊條，在打底焊和熱焊過程中適合利用纖維型焊條，在填充焊和蓋面焊接過程中適合利用低氫型焊條。如果天然氣管道屬于鋼管材質，并且要求焊接接頭具有較高的韌性，適合利用混合型手工下向焊接方式，同時可以在嚴寒環境中穩定焊接[4]。

在焊接過程中利用全纖維素手工下向焊，指的是工作人員在天然氣管道現場組焊階段利用纖維型焊條，完成根焊和熱焊以及蓋面焊等方式，在根焊階段利用單面焊雙面形式。在薄壁大口徑管道中適合利用全纖維素手工下向焊方式，可以保障天然氣管道焊接效果。

2.3 半自動焊焊接技術

在天然氣管道填充焊和蓋面焊過程中適合利用半自動焊接技術，整體焊接方式比較簡單，有利于提高天然氣管道焊接工作效率，有利于降低勞動強度。在填充焊和蓋面焊中廣泛利用自保護藥芯焊絲半自動焊，這類技術具有較強的環境適應性和工藝性能，可以提高焊接的合格率，節省焊接成本。此外這類技術對于焊接人員沒有提出較高的要求，在戶外場所中適合利用這項技術。

利用CO2活性氣體保護焊技術，可以提高天然氣管道焊接工作的穩定性，避免管道根部焊接中出現飛濺問題，提升打底焊的工作效果。利用CO2活性氣體保護焊可以更加簡便的完成焊縫成形，降低勞動強度，在天然氣管道焊接過程中廣泛應用[5]。

3 提高天然氣管道焊接技術水平的路徑

3.1 做好焊前準備工作

在天然氣管道焊接之前，油氣企業需要完善管理機制，建立質量檢查小組，安排技術人員編寫天然氣管道焊接技術指導文件，針對不同的管徑和厚度，提出針對性的天然氣管道焊接技術，合理選擇焊接材料，控制焊接速度和接頭形式等。焊工需要具備相應的焊接資質，在天然氣管道焊接之前，油氣企業需要測試天然氣管道焊接技術，檢測焊接接頭的質量，檢測合格之后，有序落實天然氣管道焊接工作。油氣企業需要組織焊接人員落實思想教育，使施工人員的工作責任心不斷提高，結合焊接質量和工資水平，利用經濟措施，提高天然氣管道焊接的合格率。

此外需要落實焊前檢查工作，根據設計文件要去檢查機械設備和材料的質量。工作人員在選擇擇焊機的過程中，需要根據焊接環境選擇合適的焊機，焊機工作之前，工作人員需要檢查各項參數，提升焊接電流、電壓的穩定性。檢查工作現場的焊條等材料，通過抽樣檢測工作，合理存儲焊接材料，保障倉庫的溫濕度條件和通風條件，烘干處理拆包的焊條，避免出現焊縫缺陷。制定、落實焊條管理、烘干管理規定，相關作業人員每天簽寫焊條烘干、發放回收記錄[6]。

在天然氣管道焊接之前，企業負責人員需要評定焊接工作。在焊接過程中，工作人員需要合理利用焊接設備，根據工作要求完成焊接工作，工作人員需要詳細記錄天然氣管道焊接數據。完成焊接工作之后，工作人員需要檢查管道外觀和綜合性能，落實抗拉強度等物理檢測，保障工藝評定效果。審核了工藝評定文件之后，制作焊接工藝卡，技術人員交接焊接工藝之后，保障天然氣管道焊接工作的有序性。

3.2 培養焊接施工人員綜合素質

焊接人員綜合素質關系到天然氣管道焊接質量，為了提升天然氣管道焊接技術水平，油氣企業需要強化管理焊接工作人員，在日常工作過程中落實教育培訓工作，強化工作考核，確定工作人員的技術水平。在天然氣管道焊接之前，油氣企業需要落實焊接人員技術交底工作，強化崗前培訓考核，保障天然氣管道焊接質量。在焊接之前，焊接人員之間需要積極溝通交流，優化天然氣管道焊接工藝方案，提升天然氣管道焊接技術水平。在天然氣管道焊接過程中，焊接技術人員要注意控制焊接質量。

3.3 控制焊接過程

天然氣管道焊接工作需要遵守操作規范，滿足焊接作業的操作規范。利用天然氣管道焊接技術的過程中，焊接電流關系到焊條融化速率和母材熔深等方面，在天然氣管道焊接過程中，工作人員需要結合基材材質和厚度等方面，合理控制焊接電流，避免電力過大引發基材坡口形變等問題[7]。

在天然氣管道焊接過程中，工作人員需要保障焊縫的均勻性，使天然氣管道焊接強度因此提升。利用科學的防控措施，避免在天然氣管道中初選穿堂風，否則會增加空氣流速，焊縫冷卻速度因此提高，引發天然氣管道裂紋問題，工作人員可以在焊接過程中設置遮擋裝置，避免產生穿堂風。控制每層焊道的起弧和收弧的間距，保障在坡口以內出現起弧，根據一定順序落實多層焊接作業，結束了上層焊接工作之后，再落實下一層焊接工作。工作人員需要實時觀察焊條狀態，如果焊條出現易粘條等問題，工作人員需要及時更換焊條，經過修磨處理之后繼續焊接。在焊接纖維素焊條的過程中，工作人員控制焊條擺動的幅度，保障焊接質量。

3.4 控制焊接后的質量

完成天然氣管道焊接工作之后，工作人員需要及時落實質量控制工作，全面檢測焊縫的內部和外部。工作人員在檢查焊縫外觀質量過程中，確定是否存在咬邊、焊縫寬度不足、焊縫余高過高等問題。如果焊縫不符合質量目標，工作人員需要根據實際情況處理，定期開展焊接質量講評會，總結焊接經驗，提升天然氣管道焊接技術水平。

焊縫采用超聲波探傷和射線探傷等檢測技術，進行無損檢測。確定不合格問題后，及時返修處理。工作人員需要加強焊縫防護工作，在焊縫部位利用金屬材料，同時需要采取防腐處理工作，隔離管道和外部環境，避免管道生銹。

4 結語

文章論述了天然氣管道焊接技術，提出針對性的措施，提高天然氣管道焊接技術水平，保障天然氣管道焊接質量，提升天然氣管道運輸的安全性和穩定性，促進我國天然氣行業的可持續發展。